Výpočet radiátorov kúrenia: ako vypočítať potrebné množstvo a výkon batérií

Dobre navrhnutý vykurovací systém zabezpečí bývanie potrebnou teplotou a vo všetkých miestnostiach bude za každého počasia príjemne. Aby sa však teplo odovzdalo vzdušnému priestoru obytných miestností, je potrebné poznať potrebné množstvo radiátorov, však?

Zistiť to pomôže výpočet vykurovacích radiátorov, založený na výpočtoch tepelného výkonu, ktorý sa vyžaduje od inštalovaných vykurovacích zariadení.

Nikdy ste nerobili takéto výpočty a bojíte sa pomýliť? Pomôžeme vám zorientovať sa vo vzorcoch – v článku je uvedený podrobný algoritmus výpočtu, rozobraté hodnoty jednotlivých koeficientov používaných v procese výpočtov.

Aby ste sa ľahšie zorientovali v jemnostiach výpočtu, vybrali sme tematické fotomateriály a užitočné videá, ktoré vysvetľujú princíp výpočtu výkonu vykurovacích zariadení.

Zjednodušený výpočet kompenzácie tepelných strát

Akékoľvek výpočty sa zakladajú na určitých princípoch. Základom výpočtov požadovaného tepelného výkonu radiátorov je pochopenie, že dobre fungujúce vykurovacie zariadenia musia plne kompenzovať tepelné straty vznikajúce pri ich prevádzke v dôsledku vlastností vykurovaných miestností.

Pre obytné miestnosti v dobre zateplenom dome, ktorý sa nachádza v miernom klimatickom pásme, v niektorých prípadoch postačí zjednodušený výpočet kompenzácie tepelných únikov.

Pre takéto miestnosti sú výpočty založené na normovanej kapacite 41 W potrebnej na vykúrenie 1 m³ obytného priestoru.

Aby vyžarovaná tepelná energia z vykurovacích zariadení smerovala práve na vykurovanie miestností, je potrebné zatepliť steny, podkrovia, okná a podlahy.

Vzorec na určenie tepelného výkonu radiátorov potrebného na udržanie optimálnych podmienok na bývanie v miestnosti je nasledovný:

Q = 41 х V,

kde V je objem vykurovanej miestnosti v kubických metroch.

Získaný štvorciferný výsledok možno vyjadriť v kilowattoch, skrátením z prepočtu 1 kW = 1000 W.

Podrobný vzorec na výpočet tepelného výkonu

Pri podrobných výpočtoch množstva a rozmerov vykurovacích batérií sa zvyčajne vychádza z relatívneho výkonu 100 W potrebného na normálne vykurovanie 1 m² istej normatívnej miestnosti.

Vzorec na určenie požadovaného tepelného výkonu vykurovacích zariadení je nasledovný:

Q = ( 100 x S ) x R x K x U x T x H x W x G x X x Y x Z

Násobiteľ S vo výpočtoch nie je nič iné ako plocha vykurovanej miestnosti vyjadrená v štvorcových metroch.

Ostatné písmená sú rôzne korekčné koeficienty, bez ktorých bude výpočet obmedzený.

Hlavné pri tepelných výpočtoch je pamätať na porekadlo “teplo kosti neláme” a nebáť sa pomýliť smerom nahor.

Ale ani dodatočné výpočtové parametre nemôžu vždy odrážať celú špecifikáciu tej či onej miestnosti. Pri pochybnostiach vo výpočtoch sa odporúča uprednostniť ukazovatele s vyššími hodnotami.

Ľahšie je potom znížiť teplotu radiátorov pomocou termostatických zariadení, ako mrznúť pri nedostatku ich tepelného výkonu.

Ďalej sa podrobne rozoberá každý z koeficientov zúčastňujúcich sa na vzorci výpočtu tepelného výkonu batérií.

Na konci článku sú uvedené informácie o charakteristikách rozoberateľných radiátorov z rôznych materiálov a zvažuje sa postup výpočtov potrebného počtu sekcií a samotných batérií na základe základného výpočtu.

Orientácia miestností podľa svetových strán

A aj v najchladnejších dňoch slnečná energia stále ovplyvňuje tepelnú rovnováhu vnútri obydlia.

Od orientácie izieb na tú či onú stranu závisí koeficient «R» vzorca na výpočet tepelného výkonu.

1. Izba s oknom na juh – R = 1,0. Počas svetelného dňa bude dostávať maximálne dodatočné vonkajšie teplo v porovnaní s inými miestnosťami. Takáto orientácia sa považuje za základnú a dodatočný parameter je v tomto prípade minimálny.
2. Okno smeruje na západ – R = 1,0 alebo R = 1,05 (pre oblasti s krátkym zimným dňom). Táto izba tiež stihne dostať svoju porciu slnečného svetla. Slnko aj keď sa tam pozrie bližšie k večeru, predsa len je umiestnenie takejto miestnosti výhodnejšie ako východné a severné.
3. Izba je orientovaná na východ – R = 1,1. Vychádzajúce zimné slnko sotva stihne poriadne zvonku ohriať takúto miestnosť. Pre výkon batérií budú potrebné ďalšie watty. V súlade s tým pridávame do výpočtu výraznú korekciu 10%.
4. Za oknom je iba sever – R = 1,1 alebo R = 1,15 (nemýli sa obyvateľ severných šírok, ktorý si vezme ďalších 15%). V zime takáto miestnosť priame slnečné lúče nevidí vôbec. Preto sa odporúča výpočty požadovaného tepelného výkonu radiátorov tiež upraviť o 10% smerom nahor.

Ak v oblasti bydliska prevládajú vetry určitého smeru, je žiaduce pre izby s náveternými stranami vykonať zvýšenie R až o 20% v závislosti od sily vetra (x1,1÷1,2), a pre miestnosti so stenami rovnobežnými so studenými prúdmi zvýšiť hodnotu R o 10% (x1,1).

Miestnostiam orientovaným oknami na sever a východ, ako aj izbám s náveternou stranou bude potrebné silnejšie vykurovanie

Zohľadnenie vplyvu vonkajších stien

Okrem steny so zabudovaným oknom alebo oknami, ďalšie steny miestnosti môžu tiež mať kontakt s vonkajším chladom.

Vonkajšie steny miestnosti určujú koeficient «K» výpočtového vzorca tepelného výkonu radiátorov:

• Prítomnosť jednej vonkajšej steny u miestnosti je typický prípad. Tu je to s koeficientom jednoduché – K = 1,0.
• Dve vonkajšie steny si vyžiadajú na vykúrenie miestnosti o 20% viac tepla – K = 1,2.
• Každá ďalšia vonkajšia stena pridáva do výpočtov po 10 % požadovaného tepelného výkonu. Pre tri vonkajšie steny – K = 1,3.
• Prítomnosť štyroch vonkajších stien u miestnosti tiež pridáva 10% – K = 1,4.

V závislosti od charakteristík miestnosti, pre ktorú sa vykonáva výpočet, bude potrebné zvoliť príslušný koeficient.

Závislosť radiátorov od tepelnej izolácie

Znížiť rozpočet na vykurovanie vnútorného priestoru umožňuje kvalitne a spoľahlivo izolované bývanie pred zimným chladom, a to výrazne.

Stupňom zateplenia vonkajších stien sa riadi koeficient «U», ktorý znižuje alebo zvyšuje výpočtový tepelný výkon vykurovacích zariadení:

• U = 1,0 – pre štandardné vonkajšie steny.
• U = 0,85 – ak sa zateplenie vonkajších stien vykonalo podľa špeciálneho výpočtu.
• U = 1,27 – ak vonkajšie steny nie sú dostatočne odolné voči chladu.

Za štandardné sa považujú steny z materiálov a hrúbky zodpovedajúcich klíme. A tiež zmenšenej hrúbky, ale s omietnutým vonkajším povrchom alebo s povrchovou vonkajšou tepelnou izoláciou.

Ak to plocha miestnosti dovoľuje, je možné vykonať zateplenie stien zvnútra. A spôsob, ako chrániť steny pred chladom zvonka, sa nájde vždy.

Dobre zateplená podľa špeciálneho výpočtu rohová miestnosť poskytne významné percento úspory nákladov na vykurovanie celej obytnej plochy bytu.

Klíma – dôležitý faktor aritmetiky

Rôzne klimatické zóny majú rôzne ukazovatele minimálne nízkych vonkajších teplôt.

Pri výpočte tepelného výkonu radiátorov je na zohľadnenie teplotných rozdielov určený koeficient «T».

Pozrime sa na hodnoty tohto koeficientu pre rôzne klimatické podmienky:

• T = 1,0 do -20 °C.
• T = 0,9 pre zimy s mrazom do -15 °C
• T = 0,7 – do -10 °C.
• T = 1,1 pre mrazy do -25 °C,
• T = 1,3 – do -35 °C,
• T = 1,5 – pod -35 °C.

Ako vidíme z vyššie uvedeného zoznamu, za normálne sa považuje zimné počasie do -20 °C. Pre oblasti s takýmto najmenším chladom sa berie hodnota rovná 1.

Pre teplejšie regióny tento výpočtový koeficient zníži celkový výsledok výpočtov. Ale pre oblasti s drsnou klímou sa požadované množstvo tepelnej energie od vykurovacích zariadení zvýši.

Osobitosti výpočtu vysokých miestností

Je jasné, že z dvoch izieb s rovnakou plochou bude viac tepla potrebovať tá, ktorá má vyšší strop. Zohľadniť vo výpočtoch tepelného výkonu korekciu na objem vykurovaného priestoru pomáha koeficient «H».

Na začiatku článku bola spomenutá akási normová miestnosť. Za takú sa považuje izba so stropom na úrovni 2,7 metra a nižšie. Pre ňu sa berie hodnota koeficientu rovná 1.

Pozrime sa na závislosť koeficientu H od výšky stropov:

• H = 1,0 – pre stropy s výškou 2,7 metra.
• H = 1,05 – pre miestnosť s výškou do 3 metrov.
• H = 1,1 – pre izbu so stropom do 3,5 metra.
• H = 1,15 – do 4 metrov.
• H = 1,2 – potreba tepla pre vyššiu miestnosť.

Ako vidíme, pre miestnosti s vysokými stropmi treba do výpočtu pridať 5 % na každých pol metra výšky, počnúc od 3,5 m.

Podľa prírodných zákonov teplý ohriaty vzduch stúpa nahor. Aby sa celý jeho objem premiešal, vykurovacie zariadenia sa budú musieť poriadne snažiť.

Pri rovnakej ploche miestností môže miestnosť s väčším objemom vyžadovať dodatočné množstvo radiátorov pripojených k vykurovaciemu systému.

Výpočtová úloha stropu a podlahy

K znižovaniu tepelného výkonu radiátorov nevedú len dobre izolované vonkajšie steny. Strop, ktorý prichádza do kontaktu s teplou miestnosťou, tiež umožňuje minimalizovať straty pri vykurovaní miestnosti.

Koeficient «W» vo vzorci výpočtu je práve na to, aby to zohľadnil:

• W = 1,0 – ak je hore napríklad nevykurované a nezateplené podkrovie.
• W = 0,9 – pre nevykurované, ale zateplené podkrovie alebo inú zateplenú miestnosť hore.
• W = 0,8 – ak je o poschodie vyššie vykurovaná miestnosť.

Ukazovateľ W možno upravovať smerom nahor pre miestnosti na prvom podlaží, ak sú na zemi, nad nevykurovanou pivnicou alebo suterénnym priestorom. Potom budú čísla takéto: podlaha zateplená +20 % (x1,2); podlaha nezateplená +40 % (x1,4).

Kvalita rámov – záruka tepla

Okná – kedysi slabé miesto v tepelnej izolácii obytného priestoru. Moderné rámy s izolačnými sklami umožnili výrazne zlepšiť ochranu miestností pred vonkajším chladom.

Stupeň kvality okien vo vzorci na výpočet tepelného výkonu popisuje koeficient «G».

Za základ výpočtu sa berie štandardný rám s jednokomorovým izolačným sklom, ktorého koeficient je 1.

Pozrime sa na ďalšie možnosti použitia koeficientu:

• G = 1,0 – rám s jednokomorovým izolačným sklom.
• G = 0,85 – ak je rám vybavený dvoj- alebo trojkomorovým izolačným sklom.
• G = 1,27 – ak má okno starý drevený rám.

Takže ak sú v dome staré rámy, tepelné straty budú značné. Preto budú potrebné výkonnejšie radiátory. V ideálnom prípade je vhodné takéto rámy vymeniť, pretože to znamená dodatočné náklady na vykurovanie.

Veľkosť okna má význam

Podľa logiky môžeme tvrdiť, že čím viac okien je v miestnosti a čím rozsiahlejší je ich výhľad, tým sú úniky tepla cez ne citlivejšie. Koeficient «X» z výpočtového vzorca tepelného výkonu, ktorý sa vyžaduje od radiátorov, to práve odráža.

V miestnosti s obrovskými oknami by mali byť radiátory s počtom článkov zodpovedajúcim veľkosti a kvalite rámov.

Normou je výsledok delenia plochy okenných otvorov plochou miestnosti v rozsahu od 0,2 do 0,3.

Uveďme základné hodnoty koeficientu X pre rôzne situácie:

• X = 1,0 – pri pomere od 0,2 do 0,3.
• X = 0,9 – pre pomer plôch od 0,1 do 0,2.
• X = 0,8 – pri pomere do 0,1.
• X = 1,1 – ak je pomer plôch od 0,3 do 0,4.
• X = 1,2 – keď je od 0,4 do 0,5.

Ak plocha okenných otvorov (napríklad v miestnostiach s panoramatickými oknami) presahuje navrhované pomery, je rozumné pridávať k hodnote X ešte 10% pri náraste pomeru plôch o 0,1.

Dvere nachádzajúce sa v miestnosti, ktoré sa v zime pravidelne používajú na výstup na otvorený balkón alebo lodžiu, prinášajú svoje korekcie do tepelnej rovnováhy. Pre takúto miestnosť bude správne zvýšiť X ešte o 30% (x1,3).

Straty tepelnej energie sa ľahko kompenzujú kompaktnou inštaláciou pod balkónovým vstupom kanálového vodného alebo elektrického konvektora.

Vplyv zakrytia radiátora

Samozrejme, lepšie odovzdá teplo ten radiátor, ktorý je menej ohradený rôznymi umelými a prirodzenými prekážkami. Pre tento prípad je vzorec na výpočet jeho tepelného výkonu rozšírený o koeficient „Y“, ktorý zohľadňuje prevádzkové podmienky batérie.

Najrozšírenejšie miesto umiestnenia vykurovacích telies – pod parapetom. Pri takomto ich umiestnení je hodnota koeficientu rovná 1.

Pozrime sa na typické situácie umiestnenia radiátorov:

• Y = 1,0 – priamo pod parapetom.
• Y = 0,9 – ak je batéria zrazu úplne otvorená zo všetkých strán.
• Y = 1,07 – keď je radiátor zatienený horizontálnym výstupkom steny
• Y = 1,12 – ak je batéria umiestnená pod parapetom prikrytá predným krytom.
• Y = 1,2 – keď je vykurovacie teleso ohradené zo všetkých strán.

Posunuté dlhé husté záclony sa tiež stávajú príčinou ochladenia v miestnosti.

Moderný dizajn vykurovacích batérií umožňuje ich prevádzku bez akýchkoľvek dekoratívnych krytov – čím sa zabezpečuje maximálny odvod tepla

Efektívnosť pripojenia radiátorov

Od spôsobu pripojenia radiátora k vnútroizbovej vykurovacej rozvádzke priamo závisí efektivita jeho prevádzky. Často majitelia nehnuteľností obetujú tento ukazovateľ v prospech krásy miestnosti. Vzorec na výpočet požadovaného tepelného výkonu to všetko zohľadňuje prostredníctvom koeficientu „Z“.

Uveďme hodnoty tohto ukazovateľa pre rôzne situácie:

• Z = 1,0 – zapojenie radiátora do spoločného okruhu vykurovacieho systému spôsobom „po diagonále“, čo je najodôvodnenejšie.
• Z = 1,03 – iný, najrozšírenejší z dôvodu malej dĺžky prívodu, variant pripojenia „z bočnej strany“.
• Z = 1,13 – tretia metóda „zdola z dvoch strán“. Vďaka plastovým rúram sa rýchlo uchytila v novostavbách, napriek oveľa nižšej účinnosti.
• Z = 1,28 – ďalší, veľmi málo účinný spôsob „zdola z jednej strany“. Zaslúži si pozornosť len preto, že niektoré konštrukcie radiátorov sú vybavené hotovými jednotkami s pripojením na jeden bod potrubia prívodu aj spiatočky.

Zvýšiť účinnosť vykurovacích zariadení pomôžu v nich zabudované odvzdušňovače, ktoré včas zachránia systém pred prevzdušnením.

Skôr, ako schováte vykurovacie potrubie do podlahy pri používaní málo účinných pripojení batérií, stojí za to spomenúť si na steny a strop.

Princíp činnosti každého vodného vykurovacieho zariadenia sa opiera o fyzikálne vlastnosti horúcej kvapaliny stúpať nahor a po ochladení klesať nadol.

Preto sa dôrazne neodporúča používať pripojenia vykurovacích sústav k radiátorom, pri ktorých je potrubie prívodu dole a potrubie spiatočky hore.

Praktický príklad výpočtu tepelného výkonu

Východiskové údaje:

1. Rohová miestnosť bez balkóna na druhom poschodí dvojpodlažného škvarblokového omietnutého domu v bezveternom okrese Západnej Sibíri.
2. Dĺžka miestnosti 5,30 m x šírka 4,30 m = plocha 22,79 m².
3. Šírka okna 1,30 m x výška 1,70 m = plocha 2,21 m².
4. Výška miestnosti = 2,95 m.

Postup výpočtu:

Nižšie je uvedený popis výpočtu počtu sekcií radiátorov a požadovaného počtu batérií. Vychádza z dosiahnutých výsledkov tepelných výkonov s prihliadnutím na rozmery predpokladaných miest inštalácie vykurovacích zariadení.

Bez ohľadu na výsledky sa odporúča v rohových miestnostiach vybaviť radiátormi nielen parapetné niky. Batérie treba inštalovať k „slepým“ vonkajším stenám alebo k rohom, ktoré sú najviac vystavené premŕzaniu vplyvom vonkajšieho chladu.

Merný tepelný výkon sekcií radiátorov

Ešte pred vykonaním celkového výpočtu požadovaného tepelného odovzdania vykurovacích zariadení je potrebné rozhodnúť, z akého materiálu budú v miestnostiach inštalované rozoberateľné batérie.

Výber by mal vychádzať z charakteristík vykurovacej sústavy (vnútorný tlak, teplota teplonosnej látky). Pritom netreba zabúdať na veľmi rozdielnu cenu kupovaných výrobkov.

Ďalej sa bude hovoriť o tom, ako správne vypočítať potrebné množstvo rôznych vykurovacích batérií.

Pri teplonosnej látke 70 °C majú štandardné 500-milimetrové sekcie radiátorov z rôznorodých materiálov rozdielny merný tepelný výkon «q».

1. Liatina – q = 160 Watt (merný výkon jednej liatinovej sekcie). Radiátory z tohto kovu sú vhodné pre akýkoľvek vykurovací systém.
2. Oceľ – q = 85 Watt. Oceľové rúrkové radiátory môžu pracovať v najtvrdších prevádzkových podmienkach. Ich sekcie sú krásne vo svojom kovovom lesku, ale majú najmenší tepelný výkon.
3. Hliník – q = 200 Watt. Ľahké, estetické hliníkové radiátory sa musia inštalovať len v autonómnych vykurovacích systémoch, v ktorých je tlak nižší ako 7 atmosfér. Ale v odovzdávaní tepla ich sekciám nie je rovných.
4. Bimetal – q = 180 Watt. Vnútornosti bimetalických radiátorov sú vyrobené z ocele a teplo odvádzajúci povrch – z hliníka. Tieto batérie vydržia všetky režimy tlakov a teplôt. Merný tepelný výkon sekcií z bimetalu je tiež na výške.

Uvedené hodnoty q sú pomerne podmienené a používajú sa na predbežný výpočet. Presnejšie čísla sú uvedené v pasoch kupovaných vykurovacích zariadení.

Výpočet počtu sekcií radiátorov

Rozoberateľné radiátory z akéhokoľvek materiálu sú dobré tým, že na dosiahnutie ich vypočítaného tepelného výkonu je možné pridávať alebo uberať jednotlivé sekcie.

Na určenie potrebného počtu «N» sekcií batérií z vybraného materiálu sa riadia vzorcom:

N = Q / q,

Kde:

• Q = skôr vypočítaný požadovaný tepelný výkon zariadení na vykurovanie miestnosti,
• q = merný tepelný výkon jednotlivej sekcie batérií, ktoré sa predpokladajú na inštaláciu.

Po vypočítaní celkového potrebného počtu sekcií radiátorov v miestnosti je potrebné zistiť, koľko batérií treba nainštalovať. Tento výpočet sa zakladá na porovnaní rozmerov predpokladaných miest inštalácie vykurovacích zariadení a rozmerov batérií s ohľadom na pripojenie.

Články batérie sa spájajú nipplami s rôznosmerným vonkajším závitom pomocou radiátorového kľúča, súčasne sa do spojov vkladajú tesnenia.

Pre predbežné výpočty sa môžete vyzbrojiť údajmi o šírke sekcií rôznych radiátorov:

• liatinových = 93 mm,
• hliníkových = 80 mm,
• bimetalických = 82 mm.

Pri výrobe rozoberateľných radiátorov z oceľových rúr sa výrobcovia nedržia určitých noriem. Ak si želáte inštalovať takéto batérie, je potrebné pristupovať k otázke individuálne.

Tiež môžete využiť našu bezplatnú online kalkulačku na výpočet počtu sekcií:

Zvýšenie efektívnosti odovzdávania tepla

Pri vykurovaní radiátorom vnútorného vzduchu miestnosti dochádza tiež k intenzívnemu ohrevu vonkajšej steny v oblasti za batériou. To vedie k dodatočným neoprávneným stratám tepla.

Odporúča sa na zvýšenie účinnosti tepelného výkonu radiátora oddeliť vykurovacie teleso od vonkajšej steny tepelne odrážajúcim štítom.

Trh ponúka množstvo moderných izolačných materiálov s reflexnou fóliovou povrchovou úpravou. Fólia chráni ohriaty batériou teplý vzduch pred kontaktom so studenou stenou a smeruje ho dovnútra miestnosti.

Pre správnu funkciu by mali okraje inštalovaného odrážača presahovať rozmery radiátora a na každej strane vyčnievať o 2-3 cm. Medzeru medzi vykurovacím telesom a povrchom tepelnej ochrany je potrebné ponechať vo veľkosti 3-5 cm.

Na výrobu tepelne odrážajúceho štítu môžeme odporučiť izospan, penofol, alufom. Z zakúpenej role sa vyreže obdĺžnik potrebných rozmerov a upevní sa na stenu v mieste inštalácie radiátora.

Upevniť štít odrážajúci teplo vykurovacieho telesa na stenu je najlepšie silikónovým lepidlom alebo pomocou tekutých klincov

Odporúča sa oddeliť izolačnú fóliu od vonkajšej steny malou vzduchovou medzerou, napríklad pomocou tenkej plastovej mriežky.

Ak je odrážač zložený z niekoľkých častí izolačného materiálu, miesta spojov na strane fólie je potrebné prelepiť metalizovanou lepiacou páskou.

Závery a užitočné video k téme

Malé filmy predstavia praktické stvárnenie niektorých inžinierskych rád v domácnosti. V nasledujúcom videu môžete vidieť praktický príklad výpočtu vykurovacích radiátorov:

Zmena počtu sekcií radiátorov je zobrazená v tomto videu:

Nasledujúce video prezradí, ako namontovať odrážač pod batériu:

Získané zručnosti pri výpočte tepelného výkonu rôznych typov vykurovacích radiátorov pomôžu domácemu majstrovi pri správnom usporiadaní vykurovacieho systému. A domáce gazdinky budú môcť skontrolovať správnosť procesu inštalácie batérií externými odborníkmi.

Venovali ste sa samostatnému výpočtu výkonu vykurovacích batérií pre svoj dom? Alebo ste narazili na problémy vyplývajúce z inštalácie nízkovýkonných vykurovacích zariadení? Porozprávajte o svojich skúsenostiach našim čitateľom – zanechajte prosím komentáre nižšie.