Как рассчитать тепловую мощность конвекторов, обогревателей и прочих отопительных приборов
Теплотехнический расчет – это вычисление требуемой толщины перекрытий в соответствии теплоизоляционных характеристик материалов и мощности нагревательных приборов. Любое помещение для создания комфортных условий в холодное время года требует определенного количества тепла, и неважно проектируется отопительная система частного дома или требуется обогреть только одну комнату – расчеты необходимы.
Все отопительные приборы независимо от типа устройства (конвекторы, радиаторные батареи, обогреватели, тепловые пушки и т.д.) и типа теплоносителя (водяные, газовые, электрические) отапливают помещения и производимое ими тепло называется тепловой мощностью. Именно эта характеристика имеет важнейшее значение при выборе обогревательного прибора.
Например невозможно обогреть мастерскую площадью 20 м 2 и построенную без теплоизоляции при -15 0 С электрическим обогревателем мощностью 1 кВт, а небольшую ванную комнату, расположенную в центре кирпичного дома запросто.
Количество тепла, которое требуется помещению для обогрева, измеряется в килокалориях, а мощности приборов в ваттах, поэтому для перевода одного значения в другое нужно килокалории поделить на 860 и получатся кВт.
Все производители отопительного оборудования обязательно указывают тепловую мощность прибора в паспорте или инструкции. Однако, следует учитывать, что указанная мощность достигается при соблюдении всех условий эксплуатации т.е. для водяных конвекторов или радиаторов имеет значение температура теплоносителя, а для газовых приборов давление газа.
Поэтому помимо мощности отопления производители указывают, для каких условий эксплуатации предназначено оборудование.
Например, если у вас старая система центрального отопления с температурой нагрева 40-50 0 С, рекомендуется приобретать конвекторы для низкотемпературных систем отопления.
Простейший расчет тепловой мощности обогревателя
Существует общепринятый стандарт расчета тепловой мощности обогревателя при высоте помещения не более 3 м. На 10 метров квадратных площади устанавливается 1 кВт мощности прибора.
Эта формула неплохо работает при расчетах электрических отопительных приборов в помещениях с идеальными условиями — высокой теплоизоляцией, минимальной теплопотерей и одним окном с утепленным стеклопакетом. Но существует и примитивный вариант расчета, позволяющий учитывать и высоту комнат.
Простой расчет тепловой нагрузки (Q) помещения:
V (объем помещения/м3) х 40 Вт/1000 = Q (кВт/ч)
Эта формула не позволяет допустить ошибок, связанных с грубым расчетом по принципу 1 кВт на 10 м 2 т.к., учитывает объем комнаты включая высоту потолков. Однако и при таком расчёте легко совершить оплошность и приобрести «слабый» прибор — не учтено много важных факторов.
Пример расчетов
Вводные данные: гостиная в частном доме, ВхШхД – 4х5х6 м.
По первой формуле мы выясняем площадь помещения – 5х6 = 30 м 2 и умножаем на 1 кВт. Получается, что нам потребуется обогреватель на 3 кВт.
Но эти расчеты не гарантируют, что, купив обогреватель мощностью 3 кВт, вы получите комфортную температуру в помещении — в столь примитивном расчете даже не учитывается температура за окном. Если в средней полосе 3 кВт могут и справится с отоплением такой гостиной, но на севере с -35 за окном можете не сомневаться, разочарование от покупки и стучащие зубы вам обеспечены.
По второй формуле мы выясняем объем помещения – 4х5х6 = 120 м 3 .
V х 40 Вт/1000 = 120 х 40 / 1000 = 4,8 кВт
Как можно видеть вторая формула более точно отражает необходимую потребность помещения в тепле. Кроме того учитывайте, что эти расчеты обычно применяются в электрических обогревателях, а с прибором мощностью 5 кВт в час вы разоритесь на счетах за электроэнергию, да и далеко не вся проводка выдержит подобную нагрузку.
Формула расчета тепловой нагрузки с учетом разницы температур
Для более точного определения требуемой тепловой мощности обогревателя или конвектора рекомендуем воспользоваться следующими формулой.
V (объем помещения) х T (разница температур) х φ (коэффициент теплопотери) = ккал/ч
- V – это упоминаемый выше объем комнаты: ширина * длину * высоты.
- Т (разница температур) – в зависимости от климатической зоны температура на улице может составлять и -5 0 С и -30 0 С. Поэтому в формулу введен параметр выражающий разницу между средней зимней температурой на улице и желаемой температурой в помещении. Пример: среднее зимнее значение на улице составляет -15 0 С, а в комнате требуется 25 0 С – получается Т = 40 0 С.
- φ – коэффициент теплопотерь помещений в зависимости от конструкции и изоляции.
- 3-4 – отсутствие теплоизоляции. Простые деревянные или металлические строения без изоляции.
- 2-2,9 – низкая теплоизоляция. Кладка в один кирпич, упрощенная конструкция строений, одинарные окна.
- 1-1,9 – средняя теплоизоляция. Строения с кладкой в два кирпича, стандартные здания, обычная кровля, небольшое количество окон.
- 0,6-0,9 — высокая теплоизоляция. Мало окон, сдвоенные рамы, кирпичные стены, двойная теплоизоляция, утепленная крыша и толстое основание пола.
Для получения значения мощности конвектора или обогревателя в киловаттах требуется получившееся в число разделить на 860.
Пример расчетов
Вводные данные: гостиная в частном доме, ВхШхД – 4х5х6 м. Дом построен кладкой в два кирпича, на хорошем основании (фундамент), с большим панорамным окном. Средняя температура зимой -15 0 С, желаемая температура в комнате +22 0 С.
- Выясняем объем помещения – 4х5х6х = 120 м 3 .
- Определяем разницу температур – 15+22=37 0 С.
- Подбираем коэффициент – возьмем среднее значение 1,4 т.к. несмотря на стены в два кирпича и утолщенный пол присутствует большое окно.
Подставляем данные в формулу:
V х T х φ = 120 х 37 х 1,4 = 6216 ккал .
Переводим килокалории в кВт – 6216/860= 7,2 кВт.
Получается, что для получения требуемой температуры в гостиной нам потребуется установить обогревательный прибор на 7 кВт.
Естественно в данном случае и речи не может быть об установке электрических приборов. Такие значения можно получить при установке газовых или водяных конвекторов, радиаторных батарей, тепловых пушек и т.д. Однако с учетом размеров гостиной, подобная мощность излишня — снова нет в расчете некоторых важных нюансов.
Формула расчета тепловой мощности с учетом дополнительных факторов
Несмотря на введение коэффициента потерь тепла предыдущая формула не способна отразить всевозможные нюансы помещений. Наример теплопотери квартиры расположенной на 5 этаже в центре девятиэтажного здания ниже, чем у угловой квартиры на последнем этаже. Для получения более точных данных рекомендуем воспользоваться формулой:
Q = (100 Вт/м 2 х S х φ1 х φ2 х φ3 х φ4 х φ5 х φ6 х φ7)/1000
- S – площадь помещения в м 2 .
- φ 1 – потери тепла через окна:
- 0,85 – тройной стеклопакет;
- 1 – двойной стеклопакет;
- 1,27 – одинарный стеклопакет (стандартный).
- 0,854 – высокое;
- 1 – кладка в два кирпича;
- 1,27 – низкое.
- 1,2 – 50%;
- 1,1 – 40%;
- 1 – 30%;
- 0,9 – 20%;
- 0,8 – 10%.
- 1,5 – -35 0 С;
- 1,3 – -25 0 С;
- 1,1 – -20 0 С;
- 0,9 – -15 0 С;
- 0,7 – -10 0 С.
- 1,4 -4;
- 1,3 -3;
- 1,2 -2;
- 1,1 -1.
- 0,8 – обогреваемое;
- 0,9 – утеплённое, но не отапливаемое;
- 1 — холодный чердак или крыша.
- 1,2 – 4,5м;
- 1,15 – 4м;
- 1,1 – 3,5м;
- 1,05 – 3м;
- 1 – 2,5м.
Как видите в формуле расчета тепловой мощности обогревательного оборудования учтено значительно больше значений влияющих на теплопотери.
Пример расчета
Вводные данные: гостиная в частном доме, ВхШхД – 4х5х6 м. Дом построен кладкой в два кирпича, на утепленном фундаменте с большим панорамным окном, со стандартным остеклением, занимающим 50% от площади пола. Средняя температура зимой -15 0 С. На втором этаже отапливаемые спальни, две стены выходят на улицу.
Выясняем требуемые значения и коэффициенты:
- S – 30м 2 .
- φ 1 – 1,27.
- φ 2 – 1.
- φ 3 – 1,2.
- φ 4 – 0,9.
- φ 5 – 1,2.
- φ 6 – 0,8.
- φ 7 – 1,15.
Подставляем значения в формулу:
Q = (100 Вт/м 2 х S х φ 1 х φ 2 х φ 3 х φ 4 х φ 5 х φ 6 х φ 7)/1000
Q = (100 Вт/м 2 х 30 х 1,27 х 1 х 1,2 х 0,9 х 1,2 х 0,8 х 1,15)/1000 = 4,543 кВт
Исходя из этого уточненного расчета, получается, что нам нужно организовать отопление на 4,5-5 кВт.
Эта формула предпочтительна для расчета тепловой мощности отопительных систем, причем она подходит для расчета отопления в небольших жилых помещениях и в организации отопления промышленных объектов.
Важно! Для увеличения срока службы теплового оборудования и для учета непредвиденных ситуаций, рекомендуется добавлять небольшой запас в 10-15 %.к полученной тепловой мощности.
Нюансы при расчете мощности водяных конвекторов
Для выяснения необходимой мощности конвектора водяного отопления нужно учитывать дополнительные факторы, среди которых температура и давление рабочей среды (воды в отопительной системе).
Производители в паспортах и инструкций к водяным конвекторам указывают требуемую температуру теплоносителя, при которой прибор достигнет заявленной мощности. По санитарным нормам температура воды в централизованной системе отопления должна быть 70 градусов.
Однако в зависимости от состояния системы тепловой напор может быть ниже (в старых строениях) или выше (в новостройках). Большинство бытовых конвекторов работают при температуре до 95 0 С, однако максимальная температура, которую выдерживают водяные конвекторы это 120-150 0 С в зависимости от модели. В частных домах определение теплового напора проще — каждый пользователь может контролировать и задавать требуемые рабочие режимы самостоятельно.
Если вы уверены в требуемой температуре теплоносителя, можно приступать к расчетам по описанным формулам. Если вы проживаете в домах старого фонда, система отопления оставляет желать лучшего и зимой батареи нагреваются в пределах 30-60 0 С, выбирайте специализированные конвекторы, рассчитанные на работу в низкотемпературных отопительных системах.
Как выбрать конвектор
Конвектор поможет создать комфортный климат в помещении в холодное время года, при плохом центральном отоплении или же там, где нет альтернативного способа обогрева (на дачах, складах или в ларьках).
Преимущества:
- Не нужен присмотр;
- Высокий уровень безопасности;
- Бесшумная работа;
- Возможность использования во влажных помещениях;
- Металлический корпус конвектора нагревается до 45-70°C – что исключает риск ожогов;
- Длительный срок службы.
Принцип работы прост
Холодный воздух, согласно физике, опускается вниз и попадает в нижнюю решетку конвектора. Затем проходит через нагревательный элемент – становится легче и поднимается выше. Теплый воздух выходит через верхнюю решетку. Когда верхние слои остывают, они становятся тяжелее и опускаются – процесс повторяется. Такое постоянное движение воздуха и позволяет создать комфортную температуру в помещении.
Но посмотрите, какое разнообразие конвекторов нам предлагает сегодня рынок! В чем разница и какой все-таки лучше выбрать? Давайте разбираться.
При выборе стоит обратить внимание на:
- Мощность – она влияет на площадь обогрева;
- Наличие различных режимов работы (механический/электронный термостат);
- Габариты прибора;
- Размещение – например, газовые конвекторы могут устанавливаться только стационарно (в отличие от электрических моделей);
- Дизайн (цветовое решение/форма корпуса).
Расчет мощности конвектора
Рассчитать мощность легко можно по простой формуле – на 10-12 м² необходим 1 кВт (при высоте стен 2,7 – 3 м). Так, модель GENERAL CLIMATE Primero 2000MWH1 мощностью 2 кВт без труда обогреет помещение в 20 м².
Мощность, Вт. Обогреваемая поверхность, м² 1000 10-15 1500 15-20 2000 20-25 2500 25-30 3000 30-30 Настенный, напольный или передвижной?
- Настенные конвекторы (например, AEG WKL 753 S) – обычно высокие (40-45 см), отличаются более мощным нагревательным элементом, простые в установке. Крепятся специальными кронштейнами к стене.
- Напольные (например, РЕСАНТА ОК-2000) – на ножках или колесиках, легко передвигаются по всей площади помещения. Отличный вариант при недостаточном месте под стационарную установку.
- Встраиваемые – узкие и продолговатые; высота, как правило, не превышает 20 см; сложны в установке (должны монтироваться только высококвалифицированными специалистами), но эффективны в работе. Максимально быстро и равномерно нагревают воздух в помещении.
Дизайн
Сегодня на рынке широкое разнообразие моделей различных по цветовому решению или стилю (например, модели TEC.PS1 EL 10 IN (OG) и TEC.PF8 LE 1000 IN от шведского производителя TIMBERK) – каждый сможет найти что-то по вкусу.
Нагревательный элемент
ТЭН должен быть выполнен только из прочного высококачественного материала. Например, стали, стойкой к высоким температурам.
Дополнительные функции
Защита от перегрева, электронное управление или приспособление для сушки белья существенно повысят уровень комфорта. А конвекторы с механическим или электронным термостатом (например, VES V-FH14) позволят не только установить желаемую температуру, но и сэкономить на топливе или электроэнергии.
Зная все эти нюансы, выбрать подходящую модель – не сложно. В ассортименте интернет-магазина «220 Вольт» вы найдете конвекторы лучших производителей (Ballu, Electrolux, Timberk, AEG).
Выбор электрических конвекторных обогревателей
Традиционное для нашей страны водяное отопление — сложное и дорогое на этапе монтажа. Потому многие ищут другие варианты обогрева помещений, ломов, дач и квартир. Первое, что приходит в голову — это электрические конвекторы отопления. Монтаж супер прост: поставил или повесил, включил в розетку. Все. Можно греться. Единственное ограничение — выдержит ли проводка такую нагрузку. Второе — приличные счета за электричество, но их можно уменьшить, установив двухтарифный счетчик.
Электрические конвекторы отопления могут быть основным или дополнительным источником тепла
Что такое конвекция и конвектор
Конвекция — это процесс переноса тепла за счет движения нагретого воздуха. Конвектор — это устройство, нагревающее воздух и способствующее его передвижению. Есть конвектора, в которых нагрев происходит за счет циркуляции теплоносителя, тогда они являются частью водяного отопления. Но мы будем говорить о конвекторах электрических, которые преобразуют электричество в тепло, а потоки воздуха это тепло разносят по помещению.
По способу монтажа конвекторные электрические обогреватели бывают настенными, напольными, внутрипольными (встраиваются ниже уровня пола), плинтусными и универсальными (устанавливаются на ножки, которые идут в комплекте или навешиваются на стену).
Принцип конвекционного обогрева
Какой формы электрические конвекторы отопления лучше, сказать нельзя. Все формы разрабатываются с учетом термодинамики (во всяком случае, нормальные фирмы это делают так), так что выбор основываете только на собственных предпочтениях и на том, какое оформление лучше вписывается в дизайн помещения. Никто не запрещает поставить в одной квартире, доме или даже в комнате элеткроконвекторы разного типа. Главное, чтобы проводка выдерживала.
Устройство электрических конвекторов отопления
Устройство электроконвектора простое:
- корпус, в котором есть отверстия для забора и выпуска воздуха;
- нагревательный элемент;
- датчики и устройство управления и контроля.
Корпус — термостойкий пластик. По форме может быть плоским или выпуклым, прямоугольным или квадратным. В корпусе есть отверстия снизу — в них засасывается холодный воздух. В верхней части корпуса также имеются отверстия. Из них выходит нагретый воздух. Перемещение воздуха происходит без остановки, так и прогревается помещение.
Устройство конвекторного обогревателя
Нагревательный элемент электрического конвектора — вот на что надо обращать внимание при выборе. От типа нагревателя зависит срок службы оборудования и кондиции воздуха.
Типы нагревательных элементов для электроконвекторов
Нагревательные элементы в электрические конвекторы отопления ставят трех типов:
-
Игольчатые. Это лента из диэлектрика, в которую вмонтированы петли-иголки из сплава хрома и никеля. Поверхность нагревателя залита слоем защитного лака. Петли торчат с двух сторон, нагреваются очень быстро, так же быстро остывают и это плюс таких обогревателей — легко поддерживать заданную температуру. Второй положительный момент — низкая стоимость. Электроконвекторы с нагревателями игольчатого типа стоят на треть дешевле. недостатки — нельзя использовать при повышенной влажности, хрупкость игл приводит к тому, что такой греющий элемент быстро выходит из строя.
Лучшими считаются электрические конвекторы отопления с монолитными нагревателями, но они же самые дорогие. С использованием ТЭНов — чуть дешевле.
Типы термостатов и управления
Электрические конвекторы отопления управляться могут при помощи механического термостата или электроники. Наиболее дешевые конвекторные электронагреватели имеют термостат, который при достижении заданной температуры разрывает цепь питания нагревательного элемента. При остывании, контакт появляется снова, нагреватель включается в работу. Устройства такого типа не могут поддерживать постоянную температуру в помещении — термостат срабатывает от нагрева контактной пластины, а не от температуры воздуха. Но они просты и довольно надежны.
Механический термостат на электрических конвекторах отопления Nobo
Электронное управление задействует несколько датчиков, которые отслеживают состояние воздуха в помещении, степень нагрева самого прибора. Данные обрабатываются микропроцессором, который корректирует работу нагревателя. Желаемый режим задается с панели управления, расположенной на корпусе, а есть еще модели с пультом управления. Можно найти программируемые модели, позволяющие задать режим отопления на целую неделю — пока дома никого нет выставить поддерживать около +10°C или ниже и экономить на счетах, к приходу людей, помещение прогреть до комфортной температуры. Есть вообще «умные» модели, которые можно интегрировать в систему «умный дом» и управлять ими с компьютера.
Выбор места установки
Вернее, вопрос стоит не так: какой из конвекторов подойдет для исполнения ваших пожеланий. Если вы хотите приблизить внешний вид помещения к стандартному, можно под окна повесить прямоугольные настенные конвекторы. Немного больше внимания привлекают модели, которые можно установить под потолком, но зато они недоступны для детей и домашних животных — они не смогут обжечься или «отрегулировать» по-своему. Способ монтажа тут одинаковый — на кронштейны закрепленные на стене. Отличается только форма кронштейнов.
Место под установку электроконвектора выбираете любое. Желательно только чтобы он не был закрыт мебелью
Если вам хочется, чтобы отопительные приборы не были видны — выбирать придется между плинтусными моделями и внутрипольными. Тут существует большая разница в установке: плинтусные просто поставили и включили в сеть, а под внутрипольные придется делать в полу специальные выемки — их верхняя панель должна находится на одном уровне с чистовым полом.В общем, без капитального ремонта их не установишь.
Это встраиваемые в пол конвекторы. Они тоже бывают электрические
Расчет мощности
Если конвектор необходим только как дополнительный источник тепла — на период сильных холодов — имеет смысл взять пару приборов небольшой мощности — по 1-1,5 кВт. Их можно будет переставлять в те помещения, где требуется поднять температуру. В случае, если конвекторное отопление — единственный источник тепла все намного серьезнее.
Примерно так можно рассчитывать мощность конвекторов
Если все делать «по уму» требуется рассчитать теплопотери дома или квартиры и по результатам расчета подобрать оборудование. На самом деле так делают очень редко. Намного чаще считают необходимую мощность отопления по площади: на обогрев 10 кв. м. площади требуется 12 кВт тепла. Но это нормы для средней высоты потолков — 2,50-2,70 м и среднего утепления. Если потолки выше (греть то надо объем воздуха) или утепление совсем «никакое», мощность увеличивают на 20-30%.
Производители, характеристики и цены
Электрические конвекторные обогреватели производит несколько фирм, выпускающих другую бытовую технику — Electrolux, AEG, Hyundai, Stiebel Eltron, Zanussi. Кроме того есть много фирм, которые специализируются именно на такой технике или выпускают еще две-три группы товаров. Среди них есть российские производители — Ballu, Termica, Урал-Микма-Терм, Элвин. Есть также целая группа европейских брендов:
- Airele, Noirot и Atlantic (Франция),
- Extra, Royal Thermo, Scoole, Тimberk, WWQ (КНР),
- Frico (Швеция),
- NeoClima (Греция),
- Nobo (Норвегия)
и еще очень много других. Электроотопление в Европе — норма, у них редко встречается водяное. Отсюда и такое количество фирм, занимающихся выпуском подобной бытовой техники. Но, как водится в последние годы, большинство фирм вынесло производство в Китай, так что сборка в основном — китайская, хотя контроль качества должен быть на уровне.
Электрические конвекторы отопления могут быть мощностью от 0,5 кВт до 2,5-3 кВт. Работают в основном от сети 220 в, при необходимости можно найти трехфазные — от 380 В. С увеличением мощности растут размеры (в основном глубина) и цена. Если говорить о ценах в среднем, то на импортные электроконвекторы цена порядка 80-250$, на российские — 30-85$.
Название Мощность Доп функции Тип монтажа Тип управления Тип нагревательного элемента Размеры (Г*Ш*В) Цена AEG WKL 0,5/1/1,5/2/2,5/3 кВт Защита от перегрева Настенный Термостат ТЭН 78*370*450 105 — 195 $ Airelec Paris digital 05DG 0.5 кВт Защита от перегрева Настенный Электронная Монолитный 80*440*400 60-95 $ Termica CE 1000 MR 1 кВт Защита от перегрева + ионизатор Напольный Термостат (механический) ТЭН 78*400*460 50 $ Nobo C4F 15 XSC 1,5 кВт Отключение при перегреве и опрокидывании Настенный/напольный Электронный ТЭН 55*400*975 170 $ Stiebel Eltron CS 20 L 2 кВт Защита от перегрева + вентилятор Напольный Термостат (механический) спиральный ТЭН 100*437*600 200-220 $ Stiebel Eltron CON 20 S 2 кВт Защита от перегрева Напольный Термостат (механический) ТЭН из нержавеющей стали 123*460*740 450 $ Noirot Melodie Evolution1500 1,5 кВт Отключение при перегреве и опрокидывании Настенная (небольшой высоты) Электронный Монолитный 80*220*1300 300-350 $ Ballu BEC/EVE — 1500 1,5 кВт Отключение при перегреве и опрокидывании Настенный/напольный Электронный ТЭН Double G Force 111*640*413 70 $ Timberk TEC.PF1 M 1000 IN 1 кВт Отключение при перегреве и опрокидывании + ионизатор Настенный/напольный Термостат (механический) Игольчатый + тихий + экономичный 100*410*460 65 $ Dantex SD4-10 1 кВт Отключение при перегреве и опрокидывании Настенный/напольный Электронная Игольчатый + тихий + экономичный 78*640*400 45 $ Полезные дополнительные функции
Выбирая электрические конвекторы отопления, обращайте внимание не только на технические параметры. Есть еще дополнительные функции, которые повышают комфорт и безопасность:
- Защита от перегрева. На корпусе установлен дополнительный датчик, который отключает питание при достижении порогового значения. Обычно это +60°C.
- Отключение при падении. Эта функция актуальна для моделей с напольным способом установки. При изменении положения (падении или сильном наклоне) питание отключается. Эта функция предотвращает возможные возгорания.
- Рестарт. При повторном включении электроконвектор в автоматическом режиме выставляет настройки, которые были при его отключении.
Защита от перегрева и отключение при падении — очень полезные функции, повышающие безопасность оборудования. На что еще можно обратить внимание — на то, насколько тихо или громко работает агрегат. Дело не только в ТЭНе (он обычно щелкает). При срабатывании клацает и механический термостат. Если вы выбираете конвекционные обогреватели для спальни, бесшумная работа — это очень важно.