Расчет теплоотдачи радиатора батарей отопления: как рассчитать теплоотдачу батарей, правильный расчет на фото и видео

Один из наиболее важных вопросов создания комфортных условий проживания в доме или квартире – это надежная, правильно рассчитанная и смонтированная, хорошо сбалансированная система отопления. Именно поэтому создание такой системы – главнейшая задача при организации строительства собственного дома или при проведении капитального ремонта в квартире многоэтажки.

Несмотря на современное разнообразие систем отопления различных типов, лидером по популярности все же остается проверенная схема: контуры труб с циркулирующим по ним теплоносителем, и приборы теплообмена – радиаторы, установленные в помещениях. Казалось бы – все просто, батареи стоят под окнами и обеспечивают требуемый нагрев… Однако, необходимо знать, что теплоотдача от радиаторов должна соответствовать и площади помещения, и целому ряду других специфических критериев. Теплотехнические расчеты, основанные на требованиях СНиП – достаточно сложная процедура, выполняемая специалистами. Тем не менее, можно выполнить ее и своими силами, естественно, с допустимым упрощением. В настоящей публикации будет рассказано, как самостоятельно провести расчет батарей отопления на площадь обогреваемого помещения с учетом различных нюансов.

Расчет батарей отопления на площадь

Но, для начала, нужно хотя бы бегло ознакомиться с существующими радиаторами отопления – от их параметров во многом будут зависеть и результаты проводимых расчетов.

Кратко о существующих типах радиаторов отопления

Содержание статьи

Современный ассортимент радиаторов, представленных в продаже, включает следующие их виды:

• Стальные радиаторы панельной или трубчатой конструкции.
• Чугунные батареи.
• Алюминиевые радиаторы нескольких модификаций.
• Биметаллические радиаторы.

Стальные радиаторы

Этот тип радиаторов не снискал себе особой популярности, несмотря на то, что некоторым моделям придается весьма элегантное дизайнерское оформление. Проблема в том, что недостатки таких приборов теплообмена существенно превышают их достоинства – невысокую цену¸ относительно небольшую массу и простоту монтажа.

Стальные радиаторы отопления имеют немало недостатков

Тонкие стальные стенки таких радиаторов недостаточно теплоёмки – быстро нагреваются, но и столь же стремительно остывают. Могут возникнуть проблемы и при гидравлических ударах – сварные соединения листов иногда дают при этом течь. Кроме того, недорогие модели, не имеющие специального покрытия, подвержены коррозии, и срок службы таких батарей невелик – обычно производители дают им довольно небольшую по длительности эксплуатации  гарантию.

В подавляющем большинстве случаев стальные радиаторы представляют собой цельную конструкцию, и варьировать теплоотдачу изменением числа секций не позволяют. Они имеют паспортную тепловую мощность, которую сразу же нужно выбирать, исходя из площади и особенностей помещения, где они планируются к установке. Исключение – некоторые трубчатые радиаторы имеют возможность изменения количества секций, но это обычно делается под заказ, при изготовлении, а не в домашних условиях.

Чугунные радиаторы

Представители этого типа батарей наверняка знакомы каждому еще с раннего детства – именно такие гармошки устанавливались ранее буквально повсеместно.

Знакомый всем с детских лет чугунный радиатор МС-140-500

Возможно, такие батареи МС-140—500 и не отличались особым изяществом, но зато верно служили не одному поколению жильцов. Каждая секция подобного радиатора обеспечивала теплоотдачу в 160 Вт. Радиатор сборный, и количество секций, в принципе, ничем не ограничивалось.

Современные чугунные батареи отопления

В настоящее время в продаже немало современных чугунных радиаторов. Их уже отличает более элегантный внешний вид, ровные гладкие наружные поверхности, которые облегчают уборку. Выпускаются и эксклюзивные варианты, с интересным рельефным рисунком чугунного литься.

При всем этом, такие модели в полной мере сохраняют основные достоинства чугунных батарей:

• Высокая теплоемкость чугуна и массивность батарей способствуют длительному сохранению и высокой отдаче тепла.
• Чугунные батареи, при правильной сборке и качественном уплотнении соединений, не боятся гидроударов, перепадов температур.
• Толстые чугунные стенки мало восприимчивы к коррозии и к абразивному износу.  Может использоваться практически любой теплоноситель, так что такие батареи одинаково хороши и для автономной, и для центральной систем отопления.

Если не принимать в расчёт внешние данные старых чугунных батарей, то из недостатков можно отметить хрупкость металла (недопустимы акцентированные удары), относительную сложность монтажа, связанную в больше мере с массивностью. Кроме того, далеко не любые стеновые перегородки смогут выдержать вес таких радиаторов.

Алюминиевые радиаторы

Алюминиевые радиаторы, появившись сравнительно недавно, очень быстро завоевали популярность. Они относительно недороги, имеют современный, достаточно элегантный внешний вид, обладают отменной теплоотдачей.

При выборе алюминиевых радиаторов нужно учитывать некоторые важные нюансы

Качественные алюминиевые батареи способны выдерживать давление в 15 и более атмосфер, высокую температуру теплоносителя – порядка 100 градусов. При этом тепловая отдача от одной секции у некоторых моделей достигает порой 200 Вт. Но при этом они небольшой массой (вес секции – обычно до 2 кг) и не требуют большого объема теплоносителя (емкость – не более 500 мл).

Алюминиевые радиаторы представлены в продаже как наборными батареями, с возможностью изменения количества секций, так и цельными изделиями, рассчитанными на определенную мощность.

Недостатки алюминиевых радиаторов:

• Некоторые типы весьма подвержены кислородной коррозии алюминия, с высоким риском газообразования при этом. Это предъявляет особы требования к качеству теплоносителя, поэтому такие батареи обычно устанавливают в автономных системах отопления.
• Некоторые алюминиевые радиаторы неразборной конструкции, секции которых изготавливаются по технологии экструзии, могут при определенных неблагоприятных условиях дать течь на соединениях. При этом провести ремонт – попросту невозможно, и придется менять всю батарею в целом.

Изо всех алюминиевых батарей самые качественные – изготовленные с применением анодного оксидирования металла. Этим изделиям практически не страшна кислородная коррозия.

Внешне все алюминиевые радиаторы примерно похожи, поэтому необходимо очень внимательно читать техническую документацию, делая выбор.

Биметаллические радиаторы отопления

Подобные радиаторы по своей надежности оспаривают первенство с чугунными, а по тепловой отдаче – с алюминиевыми. Причина тому заключается в их особой конструкции.

Строение биметаллического радиатора отопления

Каждая из секций состоит из двух, верхнего и нижнего, стальных горизонтальных коллекторов (поз. 1), соединенных таким же стальным вертикальным каналом (поз.2). Соединение в единую батарею производится высококачественными резьбовыми муфтами (поз. 3). Высокая теплоотдача обеспечивается наружной алюминиевой оболочкой.

Стальные внутренние трубы выполнены из металла, которые не подвержен коррозии или имеет защитное полимерное покрытие. Ну а алюминиевый теплообменник ни при каких обстоятельствах не контактирует с теплоносителем, и коррозия ему абсолютно не страшна.

Таким образом, получается сочетание высокой прочности и износоустойчивости с отличными теплотехническими показателями.

Цены на популярные радиаторы отопления

Радиаторы отопления

Такие батареи не боятся даже очень больших скачков давления, высоких температур. Они, по сути, универсальны, и подходят для любых систем отопления, правда, наилучшие эксплуатационные характеристики они все же показывают в условиях высокого давления центральной системы – для контуров с естественной циркуляцией они малопригодны.

Пожалуй, единственных их недостаток – высокая цена по сравнению с любыми другими радиаторами.

Для удобства восприятия размещена таблица, в которой приведены сравнительные характеристики радиаторов. Условные обозначения в ней:

• ТС – трубчатые стальные;
• Чг – чугунные;
• Ал – алюминиевые обычные;
• АА – алюминиевые анодированные;
• БМ – биметаллические.

Видео: рекомендации по выбору радиаторов отопления

Возможно, вас заинтересует информация о том, что собой представляет батарея биметаллическая

Как рассчитать нужное количество секций радиатора отопления

Понятно, что установленный в помещении радиатор (один или несколько) должен обеспечить прогрев до комфортной температуры и компенсировать неизбежные теплопотери, независимо от погоды на улице.

Базовой величиной для вычислений всегда выступает площадь или объем комнаты. Сами по себе профессиональные расчеты – весьма сложны, и учитывают очень большое число критериев. Но для бытовых нужд можно воспользоваться упрощенными методиками.

Самые простые способы расчета

Принято считать, что для создания нормальных условий в стандартном жилом помещении достаточно 100 Вт на квадратный метр площади. Таким образом, следует всего лишь вычислить площадь комнаты и умножить ее на 100.

Q = S × 100

Q– требуемая теплоотдача от радиаторов отопления.

S– площадь обогреваемого помещения.

Если планируется установка неразборного радиатора, то это значение и станет ориентиром для подбора необходимой модели. В случае, когда будут устанавливаться батареи, допускающие изменение количества секций, следует провести еще один подсчет:

N = Q/ Qус

N– рассчитываемое количество секций.

Qус – удельная тепловая мощность одной секции. Эта величина в обязательном порядке указывается в техническом паспорте изделия.

Как видите, расчеты эти чрезвычайно просты, и не требуют каких-либо особых знаний математики – достаточно рулетки чтобы измерить комнату и листка бумаги для вычислений. Кроме того, можно воспользоваться и таблицей, расположенной ниже – там приведены уже рассчитанные значения для комнат различной площади и определённых мощностей обогревательных секций.

Таблица секции

Однако, нужно помнить, что эти значения – для стандартной высоты потолка (2,7 м) многоэтажки. Если высота комнаты иная, то лучше просчитать количество секций батареи, исходя из объема помещения. Для этого применяется усредненный показатель – 41 Вт тепловой мощности на 1 м³ объема в панельном доме, или 34 Вт – в кирпичном.

Q = S × h× 40 (34)

где h – высота потолка над уровнем пола.

Дальнейший расчет – ничем не отличается от представленного выше.

Подробный расчет  с учетом особенностей помещения

А теперь перейдем к более серьезным расчетам. Упрощенная методика вычисления, приведенная выше, может преподнести хозяевам дома или квартиры «сюрприз». Когда установленные радиаторы не будут создавать в жилых помещениях требуемого комфортного микроклимата. И причина тому – целый перечень нюансов, которых рассмотренный метод просто не учитывает. А между тем, подобные нюансы могут иметь весьма важное значение.

Итак, за основу вновь берется площадь помещения и всё те же 100 Вт на м². Но сама формула уже выглядит несколько иначе:

Q = S × 100 × А × В × С × D× Е × F× G× H× I× J

Буквами от А до J условно обозначены коэффициенты, учитывающие особенности помещения и установки в нем радиаторов. Рассмотрим их по порядку:

А – количество внешних стен в помещении.

Понятно, что чем выше площадь контакта помещения с улицей, то есть, чем больше в комнате внешних стен, тем выше общие теплопотери. Эту зависимость учитывает коэффициент А:

• Одна внешняя стена – А = 1,0
• Две внешних стены – А = 1,2
• Три внешний стены – А = 1,3
• Все четыре стены внешние – А = 1,4

В – ориентация помещения по сторонам света.

Максимальные теплопотери всегда в комнатах, в которые не поступает прямого солнечного света. Это, безусловно, северная сторона дома, и сюда же можно отнести восточную – лучи Солнца здесь бывают только по утрам, когда светило еще «не вышло на полную мощность».

Прогреваемость помещений во многом зависит от их расположения относительно сторон света

Южная и западная стороны дома всегда прогреваются Солнцем значительно сильнее.

Отсюда – значения коэффициента В:

• Комната выходит на север или восток – В = 1,1
• Южная или западная комнаты – В = 1, то есть, может не учитываться.

С – коэффициент, учитывающий степень утепленности стен.

Понятно, что теплопотери из отапливаемого помещения будут зависеть от качества термоизоляции внешних стен. Значение коэффициента С принимают равным:

• Средний уровень — стены выложены в два кирпича, или предусмотрено их поверхностное утепление другим материалом – С = 1,0
• Внешние стены не утеплены – С = 1,27
• Высокий уровень утепления на основе теплотехнических расчетов – С = 0,85.

D – особенности климатических условий региона.

Естественно, что нельзя равнять все базовые показатели требуемой мощности обогрева «под одну гребенку» — они зависят и от уровня зимних отрицательных температур, характерного для конкретной местности. Это учитывает коэффициент D. Для его выбора берутся средние температуры самой холодной декады января – обычно это значение несложно уточнить в местной гидрометеорологической службе.

• — 35 °С и ниже – D= 1,5
• — 25  ÷ — 35 °С – D= 1,3
• до – 20 °С – D= 1,1
• не ниже – 15 °С – D= 0,9
• не ниже – 10 °С – D= 0,7

Е – коэффициент высоты потолков помещения.

Как уже говорилось, 100 Вт/м² — это усредненное значение для стандартной высоты потолков. Если она отличается, следует ввести поправочный коэффициент Е:

• До 2,7 м – Е = 1,0
• 2,8 – 3,0 м – Е = 1,05
• 3,1 – 3,5 м – Е = 1,1
• 3,6 – 4,0 м – Е = 1,15
• Более 4,1 м – Е = 1,2

F– коэффициент, учитывающий тип помещения, расположенного выше

Устраивать систему отопления в помещениях с холодным полом – бессмысленное занятие, и хозяева всегда в этом вопросе принимают меры. А вот тип помещения, расположенного выше, часто от них никак не зависит. А между тем, если сверху 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 – и утепленная кровля) – F= 0,9
• отапливаемое помещение – F= 0,8

G– коэффициент учета типа установленных окон.

Различные оконные конструкции подвержены теплопотерям неодинаково. Это учитывает коэффициент G:

• обычные деревянные рамы с двойным остеклением – G= 1,27
• окна оснащены  однокамерным стеклопакетом (2 стекла) – G= 1,0
•  однокамерный стеклопакет с аргоновым заполнением или двойной стеклопакет (3 стекла) — G= 0,85

Н – коэффициент площади остекления помещения.

Общее количество теплопотерь зависит и от суммарной площади окон, установленных в помещении. Эта величина рассчитывается на основании отношения площади окон к площади помещения. В зависимости от полученного результата находим коэффициент Н:

• Отношение менее 0,1 – Н = 0,8
• 0,11 ÷ 0,2 – Н = 0,9
• 0,21 ÷ 0,3 – Н = 1,0
• 0,31÷ 0,4 – Н = 1,1
• 0,41 ÷ 0,5 – Н = 1,2

I– коэффициент, учитывающий схему подключения радиаторов.

От того, как подключены радиаторы к трубам подачи и обратки, зависит их теплоотдача. Это тоже следует учесть при планировании установки и определения нужного количества секций:

Схемы врезки радиаторов в контур отопления

• а – диагональное подключение, подача сверху, обратка снизу – I = 1,0
• б – одностороннее подключение, подача сверху, обратка снизу – I = 1,03
• в – двустороннее подключение, и подача, и обратка снизу – I = 1,13
• г – диагональное подключение, подача снизу, обратка сверху – I = 1,25
• д – одностороннее подключение, подача снизу, обратка сверху – I = 1,28
• е – одностороннее нижнее подключение обратки и подачи – I = 1,28

J– коэффициент, учитывающий степень открытости установленных радиаторов.

Многое зависит и от того, насколько установленные батареи открыты для свободного теплообмена с воздухом помещения. Имеющиеся или искусственно созданные преграды способны существенно снизить теплоотдачу радиатора. Это учитывает коэффициент J:

На теплоотдачу батарей влияет место и способ их установки в помещении

а – радиатор расположен открыто на стене или не прикрыт подоконником – J= 0,9

б – радиатор прикрыт сверху подоконником или полкой – J= 1,0

в – радиатор прикрыт сверху горизонтальным выступом стеновой ниши – J= 1,07

г – радиатор сверху прикрыт подоконником, а с фронтальной стороны — частично прикрыт декоративным кожухом – J= 1,12

д – радиатор полностью прикрыт декоративным кожухом  – J= 1,2

  ⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰   ⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰   ⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰   ⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰   ⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰   ⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰   ⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰   ⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰

Ну вот, наконец, и все. Теперь можно подставлять в формулу нужные значения и соответствующие условиям коэффициенты, и на выходе получится требуемая тепловая мощность для надежного обогрева помещения, с учетом все нюансов.

После этого останется или подобрать неразборный радиатор с нужной тепловой отдачей, или же разделить вычисленное значение на удельную тепловую мощность одной секции батареи выбранной модели.

Наверняка, многим такой подсчет покажется чрезмерно громоздким, в котором легко запутаться. Для облегчения проведения вычислений предлагаем воспользоваться специальным калькулятором – в него уже заложены все требуемые величины. Пользователю остается лишь ввести запрашиваемые исходные значения или выбрать из списков нужные позиции. Кнопка «рассчитать» сразу приведет к получению точного результата с округлением в большую сторону.

Калькулятор для точного расчета радиаторов отопления

Перейти к расчётам

Последовательно введите запрашиваемые значения или отметьте нужные варианты в предлагаемых списках

Установите ползунком значение площади помещения, м²

Сколько внешних стен в помещении?

одна две три четыре

В какую сторону света смотрят внешние стены

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

Укажите степень утепленности внешних стен

Внешние стены не утеплены Средняя степень утепления Внешние стены имеют качественное утепление

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 помещении

до 2,7 м 2,8 ÷ 3,0 м 3,1 ÷ 3,5 м 3,6 ÷ 4,0 м более 4,1 м

Что располагается над помещением?

холодный чердак или неотапливаемое и не утепленное помещение утепленные чердак или иное помещение отапливаемое помещение

Укажите тип установленных окон

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

Укажите количество окон в помещении

Укажите высоту окна, м

Укажите ширину окна, м

Выберите схему подключения батарей

Укажите особенности установки радиаторов

Радиатор располжен открыто на стене или не прикрыт подоконником Радиатор полностью прикрыт сверху подоконником или полкой Радиатор установлен в стеновой нише Радиатор частично прикрыт фронтальным декоративным экраном Радиатор полностью закрыт декоративным кожухом

Ниже будет предложено ввести паспортную мощность одной секции выбранной модели радиатора.
Если целью расчетов стоит определение потребной суммарной тепловой мощности для отопления комнаты (например, для выбора неразборных радиаторов) то оставьте поле пустым

Введите паспортную тепловую мощность одной секции выбранной модели радиатора

Автор публикации, и он же – составитель калькулятора, надеется, что посетитель нашего портала получил полноценную информацию и хорошее подспорье для самостоятельного расчета.

Возможно, вас заинтересует информация о том, как выбрать электрокотел.

У каких батарей лучше тепловая мощность: таблица для алюминиевых, биметаллических

Ключевым параметром, определяющим, в какой мере будет эффективная работа внутридомовой системы отопления, считают теплоотдачу. Она является основным показателем для любой модификации батареи и характеризует ее индивидуальность. На теплоотдачу оказывает большое влияние вариант подсоединения нагревателя, специфики зоны установки и некоторые другие факторы такие как, габариты, материал, температурный перепад в помещении и уровень тепловых потерь здания. В свою очередь для выбора системы отопления и нагревательных элементов, принципиально важно понимать, что такое теплоотдача радиатора отопления, в чем измеряется показатель и как производится его расчет.

Содержание статьи:

Что это такое

Теплоотдача — показатель характеризующий способность отопительного прибора передавать в помещении определенное количество тепловой энергии в единицу времени. Показатель имеет некоторое количество синонимов, он может обозначаться в паспортных данных в виде теплового потока, тепловой мощности или просто мощности батареи. Измеряется показатель во Вт или кВт. Порой в старой справочной литературе, возможно, наткнуться на старую размерность этого показателя в калориях в час (кал/ч). Соотношение между величинами в системе СИ: 1 Вт =859.80 кал/ч.

Процесс теплопередачи от приборов отопления воздуху в комнате осуществляется на базе трех основных процессах:

• Теплопроводность, тепло переносится от молекулы к молекуле, от горячей воды — к внутренней стене батарей, от внутренней — к внешней стенки прибора, и далее от нее — к воздуху;
• конвекция — перенос тепла выполняется за счет циркуляцией воды внутри прибора отопления и воздушных масс в комнате;
• лучистый или радиационный теплообмен — источником движение тепла являются тепловые лучи. Этот процесс дал название радиаторам, часть тепла в которых передается с помощью этого вида теплопередачи.

 

Важно! Несмотря на то, что теплоотдача радиаторов отопления — одна из основных характеристик, но имеются и другие немаловажные параметры. Выбирать отопитель исключительно на базе тепловой мощности — ошибочно. Необходимо понимать, при каких критериях тот либо другой прибор способен передать нормативный тепловой поток и насколько продолжительно он сможет работать в системе отопления. Вследствие этого, будет корректнее проанализировать все ключевые технические данные популярных нагревателей.

Паспортная мощность радиаторов

Первоначально перед покупкой отопительного прибора пользователь должен изучить его паспортные данные. В нем обязательно указывается тепловая мощность одного элемента или в целом радиатора. Изучая в справочной литературе таблицы тепловой мощности разных модификаций нагревателей, можно узнать у каких батарей лучше теплоотдача. Указанный параметр имеет максимальное значение и не соответствует действительным показателям в реальных условиях на объекте от отопления.

Он определен при условиях, когда разница (DT) между температурами теплоносителя на подаче и обратке равна 70 С. Эта величина имеет название — температурный напор и определяется:

DT = (t подачи+ t обратки)/ 2- t воз

Где:

• t подачи — в подающей тепловой магистрали, С;
• t обратки —в обратной тепловой магистрали, С;
• t воздуха — воздуха внутри комнаты, согласно санитарным нормам 19-20 С.

(110 + 70)/2 — 20 = 70 С

Данное значение характерно, для максимального температурного режима в тепловых сетях, обычно этот показатель ниже и равен (80+60)2-20= 50 С. Поэтому если в паспортных данных указана тепловая мощность, например, биметаллического радиатора 200 Вт при разности температур 70 С, а в реальных условиях она будет только 50 С, то он фактически будет отдавать тепла намного меньше:

200Х50/70=142 Вт

Теплоотдача батарей из разных материалов

При том, что на теплоотдачу прибора оказывают большое влияние материал и DT, который слабо зависит от модели радиатора, существует 3-ий фактор, определяющий реальную теплопередачу в помещении — площадь теплообмена. В этом случае конструктивные особенности аппаратов играют основную роль. При этом геометрически сопоставить стальной нагреватель с чугунной батареей не получится, поскольку, их поверхности нагрева чрезвычайно разнятся.

В автономной системе теплоснабжения дома усадебного типа могут быть установлены батареи равной тепловой мощности, но изготовленные из разных металлов, поэтому функционировать они также будут по-разному. Вследствие этого сопоставляют эффективность разных батарей:

• Биметаллические и дюралевые имеют высокий КПД батареи, скоростной режим разогрева, но также быстро они и остывают. Передавая больше тепла за единицу времени, они скорее охлаждают теплоноситель, возвращая его холодным в обратный трубопровод.
• Металлические панели занимают среднюю позицию рейтинга, они отдают тепловую энергию не так интенсивно, медленнее остывают и имеют самые низкие цены.
• Самые инертные и дорогостоящие — это чугунные радиаторы, с большим периодом нагрева/остывания, что создает небольшую задержку при автоматическом регулировании термостатами.

Чугунные радиаторы

Эти модели располагают не очень большой площадью теплоотдачи и выделяются незначительной теплопроводимостью материала. Номинальная тепловая мощность у одного чугунного ребра/секции, например, МС-140, при DT 70С, равен 175 Вт. Наибольшая теплоотдача протекает за счет излучения, порядка 80 %, конвективный теплообмен обеспечивается всего лишь на 20%.

Учитывая, что в магистральных тепловых сетях температура на подаче не превышает 80 С, а на обратке 50 С, а внутренняя температура воздуха поддерживается не выше 18 С, фактическая мощность чугунных батарей МС-140 составляет:

175Х((80+50)/2-18)/70= 120 Вт

Таким образом, выбирая к установке этот тип батарей, потребуется предусмотреть 30% запаса, чтобы создать нормальный температурный режим в комнате.

Стальные радиаторы

В этих моделях совмещаются позитивные свойства секционных и конвекционных устройств. Конструктивно они выполняются из одной либо нескольких спаренных элементов, по которым внутри циркулирует греющая вода. Для того чтобы теплообмен металлических панельных приборов был выше на трубы наваривают особые ребра, выполняющих функции конвектора.

Теплоотдача металлических радиаторов ниже чугунных батарей отопления, порядка 110 Вт. Вследствие этого их превосходство обеспечивается только простой конструкцией и малым весом. Тем не менее, они значительно уступают чугунным нагревателям по срокам эксплуатации. Кроме того их эффективность очень низкая при работе с низкотемпературным теплоносителем в подающей сети до 70 С.

Алюминиевые и биметаллические радиаторы

Алюминиевые приборы имеют большую теплоотдачу, чем у первых двух моделей. Теплоотдача алюминиевых радиаторов довольно высокая, до 180 Вт, однако эти батареи имеют недостаток, сдерживающий их использование. Они обладают повышенным требованием к качеству теплоносителя. При циркуляции грязной воды, внутренняя поверхность алюминия повреждается коррозией. Поэтому эти устройства устанавливают в небольших индивидуальных системах отопления, не имеющих протяженных внешних тепловых сетей, собирающих грязь по всей длине.

Биметаллические радиаторы имею высшие показатели эффективности. Теплоотдача биметаллических радиаторов не менее 200 Вт, при этом они не так чувствительны к качеству сетевой воды. Высокотехнологический способ изготовления таких аппаратов сделал их самыми дорогими нагревательными приборами, что сдерживает их применение. Тем не менее, высокопрочные устройства, способные выдержат сверхвысокое давление, и обеспечить безаварийную работу в течение 20 лет, все больше находят своего потребителя, особенно при реконструкции систем отопления с переходом на энергоэффективные источники нагрева.

Зависимость теплоотдачи от способа подключения батареи

На теплоотдачу отопительных радиаторов воздействует не только материал изделия и температура греющей воды, но и избранная схема подключения батарей к внутридомовой системы отопления:

Прямое односторонне подключение — наиболее распространенная схема для малогабаритных квартир в старом жилом секторе. Она обеспечивает высокие показатели теплопередачи для чугунных приборов нагрева.
Диагональную схему подключения применяют, когда устанавливают приборы с большими габаритами, например, 12 и более чугунных секций. Перекрестное поступление теплоносителя обеспечивает полное заполнение внутреннего контура, тем самым повышая теплоотдачу и снижая тепловые потери.
Схемы нижнего подключения больше подходят для домов с индивидуальным источником теплоснабжения, когда трубы прячутся по настил пола. Это эффективная модель работы нагревательных приборов с потерями не выше 10 %.

Порядок расчета теплоотдачи радиатора отопления

Теплоотдачу можно рассчитать самостоятельно или воспользоваться табличным материалом. Поскольку фактическая тепловая мощность зависит от температурного напора, можно найти табличный коэффициент и применить его к паспортным данным.

Таблица коэффициентов, на которые умножается паспортная теплоотдача батареи в соответствии с величиной DT, в градусах С:

• 40 — 0.48;
• 50 — 0.65;
• 60 −0.82;
• 70 — 1.0;
• 75 — 1.09.

Алгоритм расчета фактической теплоотдачи батареи:

1. Определяют, температуры прямого/обратного теплоносителя и воздуха внутри помещения.
2. Подставляют данные в формулу и определяют собственный тепловой напор DT.
3. Находят в таблице коэффициент в соответствии с определенным DT.
4. Умножают на него паспортный показатель теплоотдачи прибора.
5. Произвести подсчет числа секций или целостных отопительных устройств .

Нормы теплоотдачи для помещения

Перед установкой системы отопления в доме требуется выполнить проект системы отопления объекта, самой главный задачей которого является определение, тепловой нагрузки, необходимой для обеспечения санитарных норм проживания в осенне-зимний период. Показатель теплоотдачи, указан в справочных таблицах для разных модификаций приборов отопления, в разрезе материалов из которых они изготовлены.

Теплоотдачу измеряют во Вт, многие заводы-изготовители в технической документации радиатора часто обозначают другую размерность — кал/час.

Обратите внимание! Для расчета, пользователь также сможет прибегнуть к онлайн калькулятору.

Формула точного расчета

Формулы для точного подсчета:

Qt=1000 х F х k1 х k2 х k4… хk7, Вт/час

где:

• Qt — тепловая нагрузка тепла для нагрева помещения;
• F — Площадь нагрева, метр квадратный;
• k1 — теплопотери в окнах: двойное остекление 1.27, стеклопакет — 1.0;
• k2 — теплопотери стен: низкая изоляция — 1.27; кирпичная кладка с теплоизоляцией — 1.0, качественная изоляция — 0.85.
• k3 — потери при соотношении окон и пола: 50% — 1.2, 40% — 1.1, 10% — 0.8;
• k4 — температура воздуха в помещении: 25 С — 1.3, 20 С — 1.1, 10 С — 0.7;
• k5 — количество наружных стен: 1 — 1.1, 2 — 1.2, 3 — 1.3, 4 — 1.4;
• k 6 — тип комнат над нагреваемым объектом: чердак необогреваемый — 1.0, чердак отапливаемый — 0.9, отапливаемая жилая комната помещение — 0.8;
• k7 — высота потолков: 2.5 м — 1.0, 3.0 м — 1.05, 3.5 м — 1.1.

Дополнительная информация. После определения Qt, определяют количество батарей, при расчетном температурном перепаде в соответствии с нормативными паспортными данными, и далее приводят это количество в соответствии с фактическим температурным перепадом, по методике обозначенной выше.

Методы увеличения теплоотдачи

Сегодня, когда затраты на энергоносители ложатся тяжелым бременем на семейный бюджет, вне зависимости от модели радиаторов, собственники стараются максимально увеличить их теплоотдачу. Особенности важным подобное стремление становится с началом отопительного сезона. Тем более, что многие батарея установленные в старом жилом фонде зачастую не справляются качественно со своими функциями.
Мероприятия по увеличению тепловой мощности отопительных приборов:

• Поддерживать в чистоте поверхности нагрева приборов, грязь плохо проводит тепло так же как и заржавевшие приборы, в особенности для чугунных радиаторов.
• С целью обеспечения наибольшей теплоотдачи, нужно правильно собрать схему теплоснабжения, обратив внимание на уклоны, размещение от пола и стен, свободный доступ к радиаторам.
• Необходимо проводить ежегодную ревизию и промывку внутренних поверхностей систем отопления.
• Выполнить установку между стеной и батареей теплоотражающих экранов на основе фольгированного материала.

Таким образом, на основе вышеизложенного, можно сделать простой вывод: непринципиально, из какого металла сделан отопительный прибор. Главное, верно выбрать его по тепловой производительности и дизайну, соответствующего месту установки.

методика, объем батареи, для панорамных окон, объем воды в радиаторе отопления таблица

Один из наиболее важных вопросов создания комфортных условий проживания в доме или квартире – это надежная, правильно рассчитанная и смонтированная, хорошо сбалансированная система отопления. Именно поэтому создание такой системы – главнейшая задача при организации строительства собственного дома или при проведении капитального ремонта в квартире многоэтажки. Несмотря на современное разнообразие систем отопления различных типов, лидером по популярности все же остается проверенная схема: контуры труб с циркулирующим по ним теплоносителем, и приборы теплообмена – радиаторы, установленные в помещениях. Казалось бы – все просто, батареи стоят под окнами и обеспечивают требуемый нагрев.

Однако, необходимо знать, что теплоотдача от радиаторов должна соответствовать и площади помещения, и целому ряду других специфических критериев. Теплотехнические расчеты, основанные на требованиях СНиП – достаточно сложная процедура, выполняемая специалистами. Тем не менее, можно выполнить ее и своими силами, естественно, с допустимым упрощением. В настоящей публикации будет рассказано, как самостоятельно провести расчет батарей отопления на площадь обогреваемого помещения с учетом различных нюансов.

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

Один важный момент: проводя расчеты самостоятельно, учтите, что большинство производителей указывают максимальную цифру, которую они получили при идеальных условиях. Потому любое округление производите в большую сторону. В случае с низкотемпературным отоплением (температура теплоносителя на входе ниже 85°C) ищут тепловую мощность для соответствующих параметров или делают перерасчет (описан ниже).

Расчет по площади

Это — самая простая методика, позволяющая примерно оценить число секций, необходимое для отопления помещения. На основании многих расчетов выведены нормы по средней мощности отопления одного квадрата площади. Чтобы учесть климатические особенности региона, в СНиПе прописали две нормы:

• для регионов средней полосы России необходимо от 60 Вт до 100 Вт;
• для районов, находящихся выше 60°, норма отопления на один квадратный метр 150-200 Вт.

Почему в нормах дан такой большой диапазон? Для того, чтобы можно было учесть материалы стен и степень утепления. Для домов из бетона берут максимальные значения, для кирпичных можно использовать средние. Для утепленных домов — минимальные. Еще одна важная деталь: эти нормы просчитаны для средней высоты потолка — не выше 2,7 метра.

Как рассчитать количество секций радиатора: формула

Зная площадь помещения, умножаете ее норму затрат тепла, наиболее подходящую для ваших условий. Получаете общие теплопотери помещения. В технических данных к выбранной модели радиатора, находите тепловую мощность одной секции. Общие теплопотери делите на мощность, получаете их количество. Несложно, но чтобы было понятнее, приведем пример.

Пример расчета количества секций радиаторов по площади помещения

Угловое помещение 16 м², в средней полосе, в кирпичном доме. Устанавливать будут батареи с тепловой мощностью 140 Вт.

Для кирпичного дома берем теплопотери в середине диапазона. Так как помещение угловое, лучше взять большее значение. Пусть это будет 95 Вт. Тогда получается, что для обогрева помещения требуется 16 м² * 95 Вт = 1520 Вт.

Теперь считаем количество радиаторов для отопления этой комнаты: 1520 Вт / 140 Вт = 10,86 шт. Округляем, получается 11 шт. Столько секций радиаторов необходимо будет установить.

Расчет батарей отопления на площадь прост, но далеко не идеален: высота потолков не учитывается совершенно. При нестандартной высоте используют другую методику: по объему.

Считаем батареи по объему

Есть в СНиПе нормы и для обогрева одного кубометра помещений. Они даны для разных типов зданий:

• для кирпичных на 1 м³ требуется 34 Вт тепла;
• для панельных — 41 Вт

Этот расчет секций радиаторов похож на предыдущий, только теперь нужна не площадь, а объем и нормы берем другие. Объем умножаем на норму, полученную цифру делим на мощность одной секции радиатора (алюминиевого, биметаллического или чугунного).

Формула расчета количества секций по объему

Пример расчета по объему

Для примера рассчитаем, сколько нужно секций в комнату площадью 16 м²и высотой потолка 3 метра. Здание построено из кирпича. Радиаторы возьмем той же мощности: 140 Вт:

• Находим объем. 16 м² * 3 м = 48 м³
• Считаем необходимое количество тепла (норма для кирпичных зданий 34 Вт). 48 м³ * 34 Вт = 1632 Вт.
• Определяем, сколько нужно секций. 1632 Вт / 140 Вт = 11,66 шт. Округляем, получаем 12 шт.

Теперь вы знаете два способа того, как рассчитать количество радиаторов на комнату.

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):

• 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.

Расчет секций радиаторов в зависимости от реальных условий

Еще раз обращаем ваше внимание на то, что тепловая мощность одной секции батареи указывается для идеальных условий. Столько тепла выдаст батарея, если на входе ее теплоноситель имеет температуру +90°C, на выходе +70°C, в помещении при этом поддерживается +20°C. То есть, температурный напор системы (называют еще «дельта системы») будет 70°C. Что делать, если в вашей системе выше +70°C на входе на бывает? или необходима температура в помещении +23°C? Пересчитывать заявленную мощность.

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

Формула расчета температурного напора системы отопления

Для нашего случая получается: (70°C+ 60°C)/2 — 23°C = 42°C. Дельта для таких условий 42°C. Далее находим это значение в таблице пересчета (расположена ниже) и заявленную мощность умножаем на этот коэффициент. Поучаем мощность, которую сможет выдать эта секция для ваших условий.

Таблица коэффициентов для систем отопления с разной дельтой температур

При пересчете действуем в следующем порядке. Находим в столбцах, подкрашенных синим цветом, строчку с дельтой 42°C. Ей соответствует коэффициент 0,51. Теперь рассчитываем, тепловую мощность 1 секции радиатора для нашего случая. Например, заявленная мощность 185 Вт, применив найденный коэффициент, получаем: 185 Вт * 0,51 = 94,35 Вт. Почти в два раза меньше. Вот эту мощность и нужно подставлять когда делаете расчет секций радиаторов. Только с учетом индивидуальных параметров в помещении будет тепло.

как рассчитать показатель тепла у одной секции батареи

Основной параметр для обогрева комнат — это теплоотдача чугунных радиаторов. Не менее существенными показателями являются тепловая инертность используемого материала и теплоемкость. Как правило, радиаторы из чугуна применяются в централизованных конструкциях отопления в высотных зданиях. Они обладают повышенной теплоотдачей и выдерживают большое водяное давление, но при этом у них малогабаритные размеры. К тому же чугун устойчив к коррозии.

Требуется обязательно рассчитать теплоотдачу данных труб

Правила выбора чугунного агрегата

Чугун — это массивный материал. В него вмещается огромный объем теплоносителя, например, в маленькой секции с массовой долей 150 и весом 7,6 кг содержится 4,3 л воды. Чугунная батарея гарантирует большую теплоемкость, чем другие сооружения из металлических мануфактур.

При использовании чугунных агрегатов в помещении температура повышается и понижается помаленьку. Теплоотдача у чугунной батареи ниже, чем у передового биметаллического или алюминиевого радиатора. К тому же такой материал несравненно дольше держит тепло. Прежде чем выбрать чугунный агрегат для квартиры, нужно обратить внимание на некоторые вещи. Важные параметры:

1. Теплоотдача.
2. Площадь тепла излучающей поверхности.
3. Рабочее давление.
4. Температура в системе отопления.

Рабочее давление обусловливается теплопроводностью воды. Важно, чтобы радиатор держал необходимые показатели. Чем больше этажей у здания, тем рабочее давление должно быть более прочным.

Перед покупкой радиатора не забываем про 4 ключевых фактора

Рабочая температура в системе отопления означает степень нагрева воды и то, какая температура необходима для последующего нагрева. Например, показатель 90-70 обозначает, что входящая в первую часть агрегата вода обладает температурой 90°C, а уходящая жидкость в завершающей секции имеет уже 70°C.

Теплоотдача — это показатель, который обозначает, какой объем тепла возвращает одна секция батареи за определенный промежуток времени. При выборе агрегата важное значение имеет его модель. У многих людей складывается пристрастное отношение к оборудованию из чугуна, поскольку в памяти всплывают воспоминания из детства в виде чугунной «гармошки» под оконным проемом. Но такие агрегаты остались в прошлом. Они обладали небольшой и неэффективной площадью нагрева или отдачей тепла.

Часть тепла, которая попадает в теплоноситель из отопительного котла к батареям водяного отопления, немного теряется, потому что для агрегатов используются плотные подводящие трубы. Чтобы нагреть воду до 90°C, используются паровые котлы высокой мощности. Именно поэтому в частных сооружениях отопительная система функционирует с более низким температурным режимом.

Разнообразие подобных радиаторов огромное

Современные батареи отличаются от устаревших «гармошек». Они сохраняют все преимущества обычных чугунных приборов, но сейчас многие недочеты устранены специалистами. Например, агрегат минского производства 160P500 сформирован из тонких пластин, каждая из которых обладает наименьшим участком нагрева и невысокой мощностью (всего 70 Вт).

Но агрегат, смонтированный из пластин, имеет нагревательную панель, которая, в отличие от ребристых приборов, обладает обширным направленным тепловым потоком. Большой выбор и разнообразие таких батарей представляют многие другие изготовители. Достоинства современных моделей:

1. Некоторые модификации можно сформировать из отдельных секций. Благодаря этому выбирается необходимая мощность.
2. Сейчас есть агрегаты, которые продаются в сборке. К примеру, к таким относятся Коннор, STI, Бриз. Они сформированы из количества секций, рассчитанных для конкретного здания.

Чтобы определить нужное число пластин, проводится инженерный расчет необходимой тепловой мощности на квадратный метр квартиры. Например, приобретается одна батарея отопления из 14 секций или 3 агрегата по 6 секций.

В этом видео вы узнаете, как рассчитать количество тепла:

Теплоотдача обогревающих приборов

Мощность или теплоотдача одной секции чугунного радиатора прописывается в техническом документе батареи. Если применяется агрегат для низкотемпературных или среднетемпературных конструкций отопления, то теплообмен радиатора из чугуна будет меньше, чем заявлено в документах. Чтобы правильно определить необходимое число секций, подлинная мощность прибора рассчитывается по формуле Q = K × F × T, где:

• К — множитель теплопередачи;
• F — расстояние поверхности нагрева;
• T — температурный напор.

Если температура поступающего теплоносителя составляет 90°C, а на выходе она равняется 70, то температура в помещении будет равна 20°C. Какая теплоотдача у чугунного радиатора площадью 0,3 м² при температуре вмещающейся воды 90°C, а выходящей — 70°C: она будет различаться от заявленной в паспорте. Такая разница случается из-за теплопотери в трубах. Причиной небольшой температуры в жилище может быть недостаточный напор. Не все условия можно предусмотреть в лаборатории.

Чтобы рассчитать, какая теплоотдача у чугунных батарей, необходимо произвести следующие расчёты: 7 × 0,3 × 60 = 125 Вт. В паспорте этот параметр указывается с небольшим запасом, поэтому полученное число умножается на 1,3. Такой множитель часто применяется для популярных моделей агрегатов отопления. Далее необходимо произвести следующий расчёт: 125 × 13 = 163 Ватт. Разница в расчетах будет более заметной, если вода не прогревается выше 70°C. Перед тем как приобрести необходимый агрегат для обогрева помещения, необходимо узнать настоящие тепловые значения отопительной системы в конкретном помещении.

Экономия на отоплении

Основное правило экономии — это правильно запомнить, на чём нельзя экономить деньги. У радиаторов теплоотдача чугунной батареи по показателям берется с небольшим запасом. При необходимости температуру можно понизить с помощью убавления напора жидкости или управляя запорными кранами. Если теплоотдача, которая прописана в паспорте изготовителями, окажется ниже, то в помещении будет холодно.

В качестве примера можно привести чугунные батареи Konner. У них хорошие показатели по многим параметрам, но в реальных условиях эксплуатации у них коэффициент теплоотдачи на 25% ниже, чем указывается в официальной документации.

Чтобы зимой не было холодно в помещении, надо заранее рассчитать, сколько понадобится секций

Часто теплоотдача чугунной секции бывает ниже из-за того, что температура воды в системе нагревания ниже привычной. Иногда в лабораториях ведутся испытания на стандартной температуре воды, а в жилище она может быть ниже.

Чтобы в помещении не было холодно, необходимо предусмотреть температуру теплоносителя и прочие показатели заранее. Чем ниже температура жидкости, тем больше должна быть плоскость батареи. Например, при температуре воды 60°C для излучения 1 кВт будет достаточно агрегата высотой 0,6 м. Такие же размеры оборудования потребуются при 30°C. Из-за небольшой температуры теплоносителя и повышения поверхности батареи или числа секций понижается расход на отопление.

Показатели для расчета числа секций

Когда подбирается отопительный прибор для какого-либо здания, то необходимо заранее принимать в расчет его технические особенности. Например, имеет значение, угловая комната или нет, а также какая высота потолка и размер оконного проема в ней. Наиболее значительные показатели, которые требуется учитывать при определении нужной мощности прибора:

1. Наличие в помещении кондиционера или камина.
2. Станет ли чугунный агрегат для нагревания главным прибором для подогрева помещения.
3. Где будет располагаться оборудование: в обычной квартире или частном доме.
4. Высота потолка.
5. Этаж.
6. Площадь квартиры.

Кроме этих значительных показателей берутся во внимание и другие принципиальные особенности. Основные параметры указываются в таблице теплоотдачи чугунных радиаторов отопления. Как сказано в СНиПе, на 1 квадратный метр жилища нужно 42 Вт тепловой энергии. При этом предусматривается не объем помещения, а его площадь. Например, на 10 квадратных метров обычной комнаты рассчитывается тепловая мощность агрегата следующим образом:

1. 1,4 кВт для углового помещения с двумя окнами.
2. 1,3 кВт для одного окна и двух внешних стен в угловом помещении.
3. 1,1 кВт для дома с одним окном и наружной стеной.

В кирпичных сооружениях с толщиной стены в 2 кирпича или в домах из бруса 1 киловатт электроэнергии обогревает 25 квадратных метров.

Формула подсчёта мощности для обогрева

Этот показатель зависит от высоты потолка. В домах, где она выше 3,5 м, связь рассчитывается следующим образом: пространство комнаты нужно умножить на 100 Вт и разделить на отдачу одной секции отопительного агрегата. Если жилище с потолком менее 3,5 м, то расчеты производятся по другой формуле: общая площадь помещения умножается на высоту потолка и на 40, а затем делится на теплоотдачу отдельной секции агрегата.

Такие простые расчеты помогают с точностью рассмотреть нужное число секций обогревателя у нового агрегата. Перед тем как вводить данные в формулу, нужно заранее определиться с реальной теплоотдачей секций по формуле. Представленный расчёт подходит для средних температур теплопроводящих жидкостей 80°C. При других показателях учитывается поправочный коэффициент.

Причины холода в помещении

Иногда все расчеты проведены правильно, но дома всё равно прохладно. Причина того, почему в доме холодно, заключается в уменьшении напора воды в котельной или в проведении ремонтных работ у соседей. Причины, почему в помещении холодно:

1. Если в соседнем помещении затеялся ремонт с использованием горячей воды, то, соответственно, в комнате будет более прохладно.
2. Если сосед установил у себя тёплый пол или у него отапливается балкон, то напор горячей воды, который входит в радиаторы, снизится.

Частой причиной недостаточной температуры в комнате становится радиатор, который установлен неправильно. Как правило, агрегат ставится под окном, чтобы поднимающийся с поверхности тёплый воздух создавал перед окном тепловую завесу. Но задняя сторона прибора обогревает не помещение, а стену. Чтобы уменьшить теплопотери, сзади на стену необходимо наклеить специальный отражающий экран. Можно также решить эту проблему, приобретя красивые и статичные батареи из чугуна, выполненные в стиле ретро. Такие приборы необязательно крепятся к стене, их можно установить даже в середине помещения.

Классификация в зависимости от материалов

Современная промышленность предлагает большой выбор агрегатов, которые отличаются не только внешним видом, но и теплоотдачей. Чтобы сравнить чугунный агрегат с другими приборами из разных материалов, нужно рассмотреть свойства каждой модели. Классификация радиаторов:

1. Чугунные.
2. Алюминиевые.
3. Биметаллические.
4. Стальные.

Каждый из приборов обладает своими достоинствами и минусами. У алюминиевых приборов теплоотдача составляет от 140 до 220 Вт. У биметаллических агрегатов она варьируется от 140 до 210 Ватт. Показатели теплоотдачи у стальных агрегатов составляют 160 Вт для одной секции. Когда определяется, какое количество тепла необходимо в помещении, то проводятся два типа расчетов: приблизительный и точный.

Точные формулы были проведены выше, а для приблизительного расчёта берутся 10 квадратных метров помещения, на них в среднем понадобится 1 ватт тепла. Для южных регионов этот показатель составляет 0,8 кВт, а для северных — 1,4 кВт. Чугунные отопительные агрегаты проверены временем. Главное их достоинство — это высокая инертность и хорошая теплоотдача. Агрегаты из чугуна долго прогреваются, но в то же время они долго отдают тепло в помещение. Теплоотдача у чугунных батарей на одну секцию составляет от 80 до 160 Вт.

Расчет теплоотдачи радиатора батарей отопления: биметаллических и чугунных

Главное предназначение радиатора отопления — максимальный обогрев помещения. Расчет теплоотдачи радиатора батарей отопления — необходимое условие определения эффективности прибора. Каждая модель прибора имеет свои параметры теплоотдачи в зависимости от разных факторов (особенности расположения, тип подключения и т.д.). Теплоотдача (тепловая мощность, мощность радиатора) — это количество тепловой энергии, переданное прибором за определенный отрезок времени. Единица измерения теплоотдачи — Ватт. Иногда расчет можно осуществить в калориях в час (1 Вт=859,8 кал/ч). Тепло устройства отопления производят в результате процессов:

1. Теплообмена.
2. Конвекции.
3. Излучения (радиации).

Процентное соотношение всех типов отдачи тепла у каждой модели для отопления разное.

Радиаторы отопления: сущность и особенности характеристики теплоотдачи

Радиаторами принято называть приборы, у которых теплоотдача путем прямого излучения составляет не меньше 25%. Но сегодня встречаются устройства, которые полностью работают по конвекторному принципу. Они очень простые и при этом надежные. Небольшие размеры конвекторов дают возможность при обустройстве комнаты не ограничивать себя рамками. И стоимость конвекторов относительно не дорогая. Но минусом конвекторов является небольшой уровень теплопередачи и конвекционный метод обогрева, а не радиаторный. Так создается сильная циркуляция воздуха в комнате и получается сквозняк.

В таблице представлены значения коэффицента теплопередачи.

Чтобы выбрать устройство для отопления дома или квартиры, нужно опираться на точные расчеты необходимой мощности. Учесть все факторы, конечно, очень сложно. Методов расчета нужной теплоотдачи отопительных приборов несколько. Суть самого простого метода основана на количестве окон и стен. Если имеется одна наружная стена и одно окно на ней, то рассчитывается норма мощности 1кВт на каждые 10 кв.м. площади. Другой метод более сложный, но благодаря ему можно получить более точный показатель необходимой мощности. Формула расчета: S x h x41 (S — площадь помещения, h — высота потолков, 41 — показатель минимальной мощности на 1 куб.м помещения).

Выбираем радиатор: сравнение существующих вариантов

Теплоотдача радиаторов отопления из разных материалов отличается. В поиске подходящего варианта для отопления помещения нужно провести сравнение разных моделей, ведь часто похожие по форме и объемам приборы отличаются по мощности. Теплоотдача поверхности чугунных радиаторов относительно небольшая, поскольку теплопроводность чугуна достаточно низкая. Большой плюс чугунных батарей отопления — достаточно большой внутренний просвет, что увеличивает их работоспособность. Но все-таки эти батареи имеют больше недостатков, чем достоинств.

Коэффициент отдачи тепла чугуна значительно ниже, чем у других материалов (алюминия, стали, меди и т.д.). Чугун — хрупкий материал, и стенки батареи достаточно толстые, а это еще больше уменьшает теплоотдачу. В лабораторных условиях мощность одной секции чугунной батареи при температуре носителя тепла 90 °С составляет 180 Ватт. Значения теплоотдачи приблизительно 130-150 Вт на одну секцию. Например, для комнаты площадью 15 метров нужно 12 чугунных секций (16 х 100 / 125 = 12). Но учитывая разные факторы, в жизни этот показатель значительно ниже. При централизованном отоплении значительная часть тепла теряется по дороге к потребителю, и теплоотдача одной батареи может быть 60-70 Ватт.

На рисунке изображен чугунный радиатор.

Современной альтернативой чугунных радиаторов являются стальные. Это положительное сочетание в себе секционных устройств и конвекторов. Они имеют гладкую ровную поверхность, что отличает их от чугунных радиаторов. Для увеличения теплоотдачи устройства к панелям привариваются дополнительные секции, которые работают в качестве конвекторов. Но все-таки отдача тепла обогревателей из стали не значительно больше, чем теплоотдача чугунных радиаторов. А при уменьшении температуры теплоносителя, устройство из стали существенно снижает теплоотдачу. Хотя если сделать сравнение с чугунными батареями, они уступают по весу и имеют более привлекательный внешний вид. При температуре воды в системе 70 °С показатели отдачи тепла могут давать другие показатели, чем таблица производителя.

Алюминиевые и биметаллические модели — современное решение

В отличие от стальных и чугунных радиаторов, радиаторы из алюминия имеют гораздо большую теплоотдачу — до 200 Ватт. Они очень популярны на Западе и в США, где люди живут в основном в малоэтажных домах. Но алюминиевые батареи не пригодны для систем обогрева с высоким давлением. Поэтому их предпочтительно устанавливать в домах, где есть собственная система отопления. К тому же, загрязнения теплоносителя могут подвергать алюминиевую поверхность батареи коррозии. Расчет радиаторов отопления из алюминия производится так же, как и для других приборов. Температура в них зачастую зависит от температуры теплоносителя.

Алюминиевые отопительные батареи различных размеров.

Сегодня растет популярность биметаллических радиаторов, которыми предпочитают заменять старые батареи. Отдача тепла биметаллических моделей не меньше, чем алюминиевых. Теплоотдача одной секции прибора с биметаллом составляет около 170 Вт. Расчет биметаллических устройств стоит делать с запасом, учитывая климатические и погодные условия. Следовательно, расчет секций биметаллических радиаторов проводить следует так, чтобы мощность оказалась выше, чем мощность чугунных радиаторов, стоявших здесь ранее.

Обычно покупаются устройства на одну-две секции больше, чем предыдущие чугунные. Если нужно сделать расчет биметаллических радиаторов для новостроя, то следует опираться на свойства теплоотдачи каждой секции. Обычно берется 100Вт на каждую секцию и 70-100 Вт на метр квадратный комнаты. Учитывайте, что со временем теплоотдача отопительных средств снижается. Желательно, чтобы расчет был с запасом. Точно все рассчитать довольно сложно. Нужно учитывать высоту помещения, теплоизоляционные качества дверей и окон, пола. Ведь большая часть тепла уходит именно из-за плохой теплоизоляции. Стоимость биметаллических радиаторов выше, чем отопительных приборов из других материалов.

Биметаллический радиатор.

Уровень теплоотдачи и способ подключения прибора

Теплоотдача радиаторов может зависеть еще и от способа подключения. Для эффективной теплоотдачи желательно прямое одностороннее подключение. Поэтому расчет мощности производится при прямом подключении. Диагональный тип подключения используется, если устройство для отопления насчитывает более 12 секций. Это сильно снижает потери тепла. Самым невыгодным в плане мощности является однотрубное подключение. Теплопотери могут достигать 40%. Каким образом можно увеличить теплоотдачу, приобретая такой прибор?

1. Один из способов — постоянная влажная уборка и чистка поверхности обогревателя. Чище радиатор — выше его теплоотдача и качественнее отопление.
2. Правильная окраска тоже влияет на теплоотдачу. Очень толстый слой краски снижает отдачу тепла.
3. Эффективным будет применение специальных красок с низким сопротивлением передачи тепла для труб и устройства.

Немаловажно также правильно сделать монтаж батареи. Частые ошибки при монтаже радиаторов: установка очень близко к полу либо к стене, перекрытие обогревателей ненужными предметами декора.

Не лишним будет проверить внутренность радиатора, чтобы устранить недостатки, которые в будущем могут препятствовать нормальному движению теплоносителя. Чтобы сократить бесполезную теплопотерю, используют теплоотражающие экраны из фольгированного материала. Расход тепла можно уменьшить на 5-7%, поставив теплоотражающие экраны за прибором обогрева. Они изолируют стены от нагрева, что позволяет повысить температуру воздуха в помещении на один-два градуса. Теплоотражающие экраны используются достаточно широко: в жилых помещениях, административных зданиях, больницах, школах и т.д. Особенно эффективна эта установка для радиаторов, смонтированных на наружных стенах помещения.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Расчет теплоотдачи радиаторов отопления по площади

Задача любой системы отопления является эффективная передача энергии от теплоносителя (горячей воды) в помещение. Обогрев одними трубами неэффективен, так как они имеют малую площадь нагреваемой поверхности. Для этого используют специальные элементы системы отопления – радиаторы.

Радиаторы предназначены для повышения теплопередачи накопившейся в системе тепловой энергии в помещение. Они представляют собой секционную или монолитную конструкцию, внутри которой циркулирует теплоноситель. Радиаторы подключаются последовательно или параллельно в системе отопления.

Содержание статьи

Основные характеристики радиатора отопления:

• Материал изготовления.
• Тип конструкции.
• Габаритные размеры (кол-во секций).
• Теплоотдача.

Последнее является существенным показателем, так как определяет фактическое количество энергии, передаваемое от поверхности радиатора в комнату.

Что такое теплоотдача и чем она определяется

Теплоотдача – это процесс передачи тепловой энергии от нагретого тела (радиатора) во внешнее пространство (помещение). Данный показатель измеряется в Вт. От чего же зависит теплоотдача?

Основная задача радиаторов отопления – передача тепловой энергии от системы отопления в квартиру. Эффективность определяется теплопроводностью материала, т.е. тепловыми потерями.

Теплопроводность – это показатель, определяющий тепловые потери энергии, проходящей через материал определенного объема за 1 мин. Измеряется в Вт/(м*К).

В таблице 1 показаны коэффициенты теплопроводности для основных материалов изготовления радиаторов.

Материал	Теплопроводность, Вт/(м*К)
Сталь	58
Алюминий	230
Чугун	50
Медь	380

Чем выше этот показатель, тем меньше тепловых потерь будет при передаче энергии от теплоносителя в помещение. Как видно, лучший материал для изготовления радиаторов – это медь. Но из-за высокой стоимости и технологической сложности изготовления они менее всего популярны. Чаще используют стальные или алюминиевые модели. Нередко применение в конструкции сочетание вышеописанных элементов.

Каждый из производителей указывает мощность теплоотдачи для своих изделий. Она напрямую зависит от температуры воды в системе отопления на начальном (выход из котла) и конечном (ввод обратки в котел) отрезке и температуры в помещении. Определяется по формуле:

Пример:

Практически все производители указывают величину перепада температуры в системе 90/70. Именно для этой величины определена теплоотдача в паспорте радиатора. Но если система высокоэффективная и теплоноситель не имеет большую тепловую разницу на входе и выходе?

Самостоятельный расчет теплоотдачи

Для проведения расчета теплоотдачи(Q) необходимо знать следующие параметры:

1. ΔT – температурный напор системы.
2. Коэффициент теплопроводности радиатора (k).
3. Площадь секций (S).

Расчет мощности проводится по формуле:

Возьмем в качестве примера систему с эффективным нагревом теплоносителя и для комнатной температуры 22°С:

Далее, рассчитываем мощность теплоотдачи радиатора по показателям:

• Материал изготовления – сталь (k=52 Вт/(м*К).
• Площадь – 1,125*0,57= 0,64 м².

При этом необходимо учитывать и потери тепла в помещении, способ подключения радиаторов и место их установки.

Дополнительные факторы, влияющие на теплоотдачу

Помимо физических свойств радиаторов существуют и внешние показатели, которые могут существенным образом влиять на его КПД.

Первое, на что необходимо обратить внимание- это способы подключения радиаторов. На рисунке 1 показаны варианты подсоединения труб отопления и % потери энергии при этом.

Способы подключения радиаторов

Как видно из рисунка, оптимальным является 1-й способ подключения, когда подводящий патрубок находится в верхней части радиатора, а выводящий -в нижней, на другой стороне системы. Но не всегда такой способ возможно сделать по факту, так как многое зависит от разводки отопительного трубопровода.

Так же существенное влияние оказывает и место установки радиатора относительно оконной конструкции. На рис. 2 показаны, как изменится теплоотдача в зависимости от монтажа.

 

Изменение теплоотдачи радиаторов (k)

При максимальной изоляции радиаторов происходит сохранение их теплоотдачи, так как энергия в результате отражения от дополнительных поверхностей частично возвращается на поверхность радиатора. Но при этом понижается эффективность нагрева помещения. При планировании монтажа следует соблюсти «золотую середину». Для средних комнат (15-20 м²) предпочтителен открытый монтаж, с таким расчетом, чтобы подоконник закрывал радиатор на 2/3.

Выбор мощности радиатора зависит от характеристик помещения и отопительной системы. Применяя комплексный анализ и систему расчета можно подобрать оптимальный размер и мощность отопительного прибора. И тогда, даже при низких температурах на улице, в доме сохранится тепло и уют.

90000 Overall Heat Transfer Coefficient 90001 90002 90003 90004 90002 Heat transfer through a surface like a wall can be calculated as 90004 90002 90008 q = UA dT (1) 90009 90004 90002 90008 where 90009 90004 90002 90008 q = heat transfer (W (J / s), Btu / h) 90009 90004 90002 90008 U = overall heat transfer coefficient (W / (m 90021 2 90022 K), 90008 90008 Btu / (ft 90021 2 90022 h 90021 o 90022 F) 90009 90009) 90031 90009 90004 90002 90008 A = wall area (m 90021 2 90022, ft 90021 2 90022) 90031 90009 90004 90002 90008 dT = (t 90045 1 90046 — t 90045 2 90046) 90009 90004 90002 90008 = temperature difference over wall (90021 o 90022 C, 90021 o 90022 F) 90031 90009 90004 90002 The overall heat transfer coefficient for a multi-layered wall, pipe or heat exchanger — with fluid flow on each side of the wall — can be calculated as 90004 90062 90002 90064 1 / UA = 1 / h 90045 ci 90046 A 90045 i 90046 + Σ (s 9004 5 n 90046 / k 90045 n 90046 A 90045 n 90046) + 1 / h 90045 co 90046 A 90077 90045 90064 o 90077 90046 90064 (2) 90077 90004 90002 90064 where 90077 90004 90002 90064 U 90077 90064 = the overall heat transfer coefficient 90008 (W / (m 90021 2 90022 K), 90008 90008 Btu / (ft 90021 2 90022 h 90021 o 90022 F) 90009 90009) 90009 90031 90077 90004 90002 90064 k 90045 n 90046 90077 90064 = thermal conductivity of material in layer n 90008 (W / (m K), 90008 Btu / (hr ft ° F) 90009) 90009 90031 90077 90004 90002 90064 h 90045 ci, o 90046 90077 90064 = 90064 90064 inside or outside wall 90077 90077 individual fluid 90064 convection 90077 heat transfer coefficient 90064 90008 (W / (m 90021 2 90022 K), 90008 90008 Btu / (ft 90021 2 90022 h 90021 o 90022 F) 90009 90009) 90009 90077 90031 90077 90004 90002 90064 s 90045 n 90046 90077 90064 = thickness of layer n ( m, ft) 90031 90077 90004 90159 9 0002 A plane wall with equal area in all layers — can be simplified to 90004 90002 90064 1 / U = 1 / h 90045 ci 90046 + Σ (s 90045 n 90046 / k 90045 n 90046) + 1 / h 90045 co 90046 90077 90064 (3) 90031 90077 90004 90002 Thermal conductivity — 90064 k — 90077 for some typical materials (not that conductivity is a property that may vary with temperature) 90004 90181 90182 Polypropylene PP: 90064 0.1 — 0.22 W / (m K) 90077 90185 90182 Stainless steel: 90064 16 — 24 W / 90064 (m K) 90077 90077 90185 90182 Aluminum: 90008 205 — 250 W / 90064 (m K) 90077 90009 90185 90198 90199 Convert between Metric and Imperial Units 90008 90009 90202 90181 90182 90008 90008 90008 90064 90064 1 W / (m K) = 0.5779 Btu / (ft h 90021 o 90022 F) 90077 90077 90009 90009 90009 90185 90182 90008 90008 1 W / (m 90021 2 90022 K) = 0.85984 kcal / (hm 90021 2 90022 90021 o 90022 C) = 0.1761 Btu / (ft 90021 2 90022 h 90021 o 90022 F) 90009 90009 90185 90198 90002 The convection heat transfer coefficient — 90064 h 90077 — depends on 90004 90181 90182 type of fluid — if its gas or liquid 90185 90182 flow properties like velocity 90185 90182 other flow and temperature dependent properties 90185 90198 90002 Convective heat transfer coefficient for some common fluids: 90004 90181 90182 Air — 90064 10 to 100 W / m 90021 2 90022 K 90077 90185 90182 Water — 9 0064 500 to 10 000 W / m 90021 2 90022 K 90077 90185 90198 90263 Multi-layered Walls — Heat Transfer Calculator 90264 90002 90266 90004 90002 This calculator can be use to calculate the overall heat transfer coefficient and the heat transfer through a multi-layered wall.The calculator is generic and can be used for metric or imperial units as long as the use of units is consistent. 90004 90002 90008 A — area (m 90021 2 90022, ft 90021 2 90022) 90031 90009 90004 90002 90008 t 90045 1 90046 — temperature 1 (90021 o 90022 C, 90021 o 90022 F) 90031 90009 90004 90002 90008 t 90045 2 90046 — temperature 2 90008 (90021 o 90022 C, 90021 o 90022 F) 90009 90031 90009 90004 90002 90008 h 90045 ci 90046 — convective heat transfer coefficient inside wall 90064 90064 90008 (W / (m 90021 2 90022 K), 90008 90008 Btu / ( ft 90021 2 90022 h 90021 o 90022 F) 90009 90009) 90009 90077 90077 90031 90009 90004 90002 90008 s 90045 1 90046 — thickness 1 (m, ft) k 90045 1 90046 — thermal conductivity 1 90064 90008 (W / (m K) , 90008 Btu / (hr ft ° F) 90009) 90009 90077 90031 90009 90004 90002 90008 s 90045 2 90046 — thickness 2 (m, ft) k 90045 2 90046 — thermal conductivity 2 90064 90008 (W / (m K), 90008 Btu / (hr ft ° F) 90009) 90009 90077 90031 90009 90004 90002 90008 s 90045 3 90046 — thickness 3 (m, ft) k 90045 3 90046 — thermal conductivity 3 90064 90008 (W / (m K), 90008 Btu / (hr ft ° F) 90009) 90009 90077 90031 90009 90004 90002 90008 h 90045 co 90046 — convective heat transfer coefficient outside wall 90008 90064 90064 90008 ( W / (m 90021 2 90022 K), 90008 90008 Btu / (ft 90021 2 90022 h 90021 o 90022 F) 90009 90009) 90009 90077 90077 90009 90031 90009 90004 90263 Heat Transfer Thermal Resistance 90264 90002 90399 90004 90002 Heat transfer 90402 resistance 90403 can be expressed as 90004 90002 90008 R = 1 / U (4) 90009 90004 90002 90008 where 90009 90004 90002 90008 R = heat transfer resistance (m 90021 2 90022 K / W, 90008 ft 90021 2 90022 h ° F 90009 / Btu) 90009 90004 90002 The wall is split in sections of thermal resistance where 90004 90181 90182 the heat transfer between the fluid and the wall is one resistance 90185 90182 the wall it self is one resistance 90185 90182 the transfer between the wa ll and the second fluid is a thermal resistance 90185 90198 90002 Surface coatings or layers of «burned» product adds extra thermal resistance to the wall decreasing the overall heat transfer coefficient.90004 90199 Some typical heat transfer resistances 90202 90181 90182 static layer of air, 90008 40 mm (1.57 in) 90009: 90008 R = 0.18 m 90021 2 90022 K / W 90009 90185 90182 inside heat transfer resistance, horizontal current: 90008 R = 0.13 m 90021 2 90022 K / W 90009 90185 90182 outside heat transfer resistance, horizontal current: 90008 R = 0.04 m 90021 2 90022 K / W 90009 90185 90182 inside heat transfer resistance, heat current from down upwards: 90008 R = 0.10 m 90021 2 90022 K / W 90009 90185 90182 outside heat transfer resistance, heat current from above downwards: 90008 R = 0.17 m 90021 2 90022 K / W 90009 90185 90198 90263 Example — Heat Transfer in Air to Air Heat Exchanger 90264 90002 An air to air plate exchanger with area 90008 2 m 90021 2 90022 90009 and wall thickness 90008 0.1 mm 90009 can be made in polypropylene PP, aluminum or stainless steel. 90004 90002 The heat transfer convection coefficient for air is 90064 50 W / m 90021 2 90022 K 90077. Inside temperature in the exchanger is 90008 100 90021 o 90022 C 90009 and outside temperature is 90008 20 90021 o 90022 C 90009.90064 90031 90077 90004 90002 The overall heat transfer coefficient U per unit area can be calculated by modifying 90008 (3) 90009 to 90004 90062 90002 90064 U = 1 / (1 / h 90045 ci 90046 + s / k + 1 / h 90045 co 90046) 90077 90064 (3b) 90077 90004 90159 90002 The overall heat transfer coefficient for heat exchanger in 90004 90181 90182 polypropylene with thermal conductivity 90064 0.1 W / mK 90077 is 90185 90198 90002 90064 U 90045 PP 90046 = 1 / (1 / (90064 50 W / m 90021 2 90022 K 90077) + (90008 0.1 mm 90009) (10 90021 -3 90022 m / mm) / (90064 0.1 W / mK 90077) + 1/90064 (90064 50 W / m 90021 2 90022 K 90077) 90077) 90077 90064 90031 90077 90004 90002 90064 = 24.4 W / m 90021 2 90022 K 90077 90004 90002 The heat transfer is 90064 90077 90004 90002 90064 90008 q = (90064 24.4 W / m 90021 2 90022 K 90077) (90008 2 m 90021 2 90022 90009) ((90008 100 90021 o 90022 C 90009) — (2 90008 0 90021 o 90022 C 90009)) 90009 90077 90004 90002 90064 90008 = 3904 W 90009 90077 90004 90002 90064 90008 = 3.9 kW 90031 90009 90077 90004 90181 90182 stainless steel with thermal conductivity 90064 16 W / mK 90077: 90185 90198 90002 90064 U 90045 SS 90046 = 1 / (1 / (90064 50 W / m 90021 2 90022 K 90077) + (90008 0.1 mm 90009) (10 90021 -3 90022 m / mm) / (90064 16 W / mK 90077) + 1/90064 (90064 50 W / m 90021 2 90022 K 90077) 90077) 90077 90064 90031 90077 90004 90002 90064 90064 = 25 W / m 90021 2 90022 K 90077 90077 90004 90002 The heat transfer is 90064 90077 90004 90002 90064 90008 q = (90064 25 W / m 90021 2 90022 K 90077) (90008 2 m 90021 2 90022 90009) ((90008 100 90021 o 90022 C 90009) — (2 90008 0 90021 o 90022 C 90009)) 90009 90077 90004 90002 90064 90008 = 4000 W 90009 90077 90004 90002 90064 90064 90064 90008 = 4 kW 90009 90077 90077 90077 90004 90181 90182 aluminum with thermal conductivity 90064 205 W / mK 90077: 90185 90198 90002 90064 U 90045 Al 90046 = 1 / (1 / (90064 50 W / m 90021 2 90022 K 90077) + (90008 0.1 mm 90009) (10 90021 -3 90022 m / mm) / (90064 205 W / mK 90077) + 1/90064 (90064 50 W / m 90021 2 90022 K 90077) 90077) 90077 90064 90031 90077 90004 90002 90064 90064 = 25 W / m 90021 2 90022 K 90077 90077 90004 90002 The heat transfer is 90064 90077 90004 90002 90064 90008 q = (90064 25 W / m 90021 2 90022 K 90077) (90008 2 m 90021 2 90022 90009) ((90008 100 90021 o 90022 C 90009) — (2 90008 0 90021 o 90022 C 90009)) 90009 90077 90004 90002 90064 90008 = 4000 W 90009 90077 90004 90002 90064 90064 90064 90008 = 4 kW 90009 90077 90077 90077 90004 90181 90182 90008 1 W / (m 90021 2 90022 K) = 0.85984 kcal / (hm 90021 2 90022 90021 o 90022 C) = 0.1761 Btu / (ft 90021 2 90022 h 90021 o 90022 F) 90009 90185 90198 90263 Typical Overall Heat-Transfer Coefficients 90264 90181 90182 Free Convection Gas — Free Convection Gas: 90008 U = 1 — 2 W / m 90021 2 90022 K (typical window, room to outside air through glass) 90009 90185 90182 Free Convection Gas — Forced liquid (flowing) water: 90008 U = 5 — 15 W / m 90021 2 90022 K (typical radiator central heating) 90009 90185 90182 Free Convection Gas — Condensing Vapor Water: 90008 U = 5 — 20 W / m 90021 2 90022 K (typical steam radiators) 90009 90185 90182 Forced Convection (flowing) Gas — Free Convection Gas: 90008 U = 3 — 10 W / m 90021 2 90022 K (superheaters) 90009 90185 90182 Forced Convection (flowing) Gas — Forced Convection Gas: 90008 U = 10 — 30 W / m 90021 2 90022 K (heat exchanger gases) 90009 90185 90182 Forced Convection (flowing) Gas — Forced liquid (flowing) water: 90008 U = 10 — 50 W / m 90021 2 90022 K (gas coolers) 90009 90185 90182 Forced Convection (flowing) Gas — Condensing Vapor Water: 90008 U = 10 — 50 W / m 90021 2 90022 K (air heaters) 90009 90185 90182 Liquid Free Convection — Forced Convection Gas: 90008 U = 10 — 50 W / m 90021 2 90022 K (gas boiler) 90009 90185 90182 Liquid Free Convection — Free Convection Liquid: 90008 U = 25 — 500 W / m 90021 2 90022 K (oil bath for heating) 90009 90185 90182 Liquid Free Convection — Forced Liquid flowing (Water): 90008 U = 50 — 100 W / m 90021 2 90022 K (heating coil in vessel water, water without steering), 500 — 2000 W / m 90021 2 90022 K (heating coil in vessel water, water with steering) 90009 90185 90182 Liquid Free Convection — Condensing vapor water: 90008 U = 300 — 1000 W / m 90021 2 90022 K (steam jackets around vessels with stirrers, water), 150 — 500 W / m 90021 2 90022 K (other liquids) 90009 90185 90182 Forced liquid (flowing) water — Free Convection Gas: 90008 U = 10 — 40 W / m 90021 2 90022 K (co mbustion chamber + radiation) 90009 90185 90182 Forced liquid (flowing) water — Free Convection Liquid: 90008 U = 500 — 1500 W / m 90021 2 90022 K (cooling coil — stirred) 90009 90185 90182 Forced liquid (flowing) water — Forced liquid (flowing) water: 90008 U = 900 — 2500 W / m 90021 2 90022 K (heat exchanger water / water) 90009 90185 90182 Forced liquid (flowing) water — Condensing vapor water: 90008 U = 1000 — 4000 W / m 90021 2 90022 K (condensers steam water) 90009 90185 90182 Boiling liquid water — Free Convection Gas: 90008 U = 10 — 40 W / m 90021 2 90022 K (steam boiler + radiation) 90009 90185 90182 Boiling liquid water — Forced Liquid flowing (Water) : 90008 U = 300 — 1000 W / m 90021 2 90022 K (evaporation of refrigerators or brine coolers) 90009 90185 90182 Boiling liquid water — Condensing vapor water: 90008 U = 1500 — 6000 W / m 90021 2 90022 K (evaporators steam / water) 90009 90185 90198 .90000 Heat exchangers calculation and selection 90001 90002 90003 Problem 1 90004 90005 90002 A hot product flow, leaving the reactor, should be cooled from the initial temperature t 90007 1 90008 90007 н 90008 = 95 ° C to the final temperature t 90007 1 90008 90007 до 90008 = 50 ° C; for this purpose, it is directed to a refrigerator, where water with the initial temperature of t 90007 2 90008 90007 н 90008 = 20 ° C is supplied. Please calculate Δt 90007 ср 90008 for the direct flow and counter flow conditions in the refrigerator.90005 90002 Solution: 1) Since the final temperature of the cooling water t 90007 2 90008 90007 до 90008 for the direct flow of the heat transfer media can not exceed the value of the final temperature of the hot heat transfer medium (t 90007 1 90008 90007 до 90008 = 50 ° C), so let’s assume that t 90007 2 90008 90007 до 90008 = 40 ° C. 90005 90002 Let’s calculate average temperatures at the refrigerator inlet and outlet: 90005 90002 Δt 90007 н 90008 90007 ср 90008 = 95 — 20 = 75; 90005 90002 Δt 90007 до 90008 90007 ср 90008 = 50 — 40 = 10 90005 90002 Δt 90007 ср 90008 = 75 — 10 / ln (75/10) = 32.3 ° C 90005 90002 2) For the counter flow conditions, let’s assume the final water temperature the same as for the direct flow of the heat transfer media, i.e. t 90007 2 90008 90007 до 90008 = 40 ° C. 90005 90002 Δt 90007 н 90008 90007 ср 90008 = 95 — 40 = 55; 90005 90002 Δt 90007 до 90008 90007 ср 90008 = 50 — 20 = 30 90005 90002 Δt 90007 ср 90008 = 55 — 30 / ln (55/30) = 41.3 ° C 90005 90002 90003 Problem 2 90004 90005 90002 Using the conditions of Problem 1, please determine the required heat exchange surface (F) and the cooling water flow (G).The hot product flow G = 15000 kg / h and its heat capacity C = 3430 J / kg · grad (0.8 kcal · kg · deg). Cooling water parameters are as follows: heat capacity c = 4080 J / kg · grad (1 kcal · kg · grad), heat transfer coefficient k = 290 W / m 90081 2 90082 · grad (250 kcal / m 90081 2 90082 * deg ). 90005 90002 Solution: Using the heat balance equation, we will obtain an expression for determining a heat flux when cold heat transfer medium is heated: 90005 90002 Q = Q 90007 гт 90008 = Q 90007 хт 90008 90005 90002 Wherefrom: Q = Q 90007 гт 90008 = GC (t 90007 1 90008 90007 н 90008 — t 90007 1 90008 90007 до 90008) = (15000/3600) · 3430 · (95 — 50) = 643125 W 90005 90002 Assuming t 90007 2 90008 90007 до 90008 = 40 ° C, we will find the flow rate of the cold heat transfer medium: 90005 90002 G = Q / c (t 90007 2 90008 90007 до 90008 — t 90007 2 90008 90007 н 90008) = 643125/4080 (40 — 20) = 7.9 kg / s = 28 500 kg / h 90005 90002 Required heat exchange surface 90005 90002 In case of a direct flow: 90005 90002 F = Q / k · Δt 90007 ср 90008 = 643125/290 · 32.3 = 69 m 90081 2 90082 90005 90002 In case of a counter flow: 90005 90002 F = Q / k · Δt 90007 ср 90008 = 643125/290 · 41.3 = 54 m 90081 2 90082 90005 90002 90003 Problem 3 90004 90005 90002 At a plant, gas is transported through a steel pipeline with an outer diameter d 90007 2 90008 = 1500 mm, wall thickness δ 90007 2 90008 = 15 mm, thermal conductivity λ 90007 2 90008 = 55 W / m · deg.From the inside, the pipeline is lined with fireclay bricks, whose thickness is δ 90007 1 90008 = 85 mm, thermal conductivity λ 90007 1 90008 = 0.91 W / m · deg. The coefficient of heat transfer from gas to the wall is α 90007 1 90008 = 12.7 W / m 90081 2 90082 · deg; from the outer surface of the wall to air is α 90007 2 90008 = 17.3 W / m 90081 2 90082 · deg. Please find the coefficient of heat transfer from gas to air. 90005 90002 Solution: 1) Let’s determine the inner diameter of the pipeline: 90005 90002 d 90007 1 90008 = d 90007 2 90008 — 2 · (δ 90007 2 90008 + δ 90007 1 90008) = 1500 — 2 (15 + 85) = 1300 mm = 1.3 m 90005 90002 Average lining diameter: 90005 90002 d 90007 1 90008 90007 ср 90008 = 1300 + 85 = 1385 mm = 1.385 m 90005 90002 Average pipeline wall diameter: 90005 90002 d 90007 2 90008 90007 ср 90008 = 1500 — 15 = 1485 mm = 1.485 m 90005 90002 Let’s calculate the coefficient of heat transfer by the formula: 90005 90002 k = [(1 / α 90007 1 90008) · (1 / d 90007 1 90008) + (δ 90007 1 90008 / λ 90007 1 90008) · (1 / d 90007 1 90008 90007 ср 90008) + (δ 90007 2 90008 / λ 90007 2 90008) · (1 / d 90007 2 90008 90007 ср 90008) + (1 / α 90007 2 90008)] 90081 -1 90082 = [(1/12.7) · (1 / 1.3) + (0.085 / 0.91) · (1 / 1.385) + (0.015 / 55) · (1 / 1.485) + (1 / 17.3)] 90081 -1 90082 = 5.4 W / m 90081 2 90082 · grad 90005 90002 90003 Problem 4 90004 90005 90002 A single-pass shell-and-tube heat exchanger heats methanol with water from the initial temperature of 20 to 45 ° C. The water flow is cooled from 100 to 45 ° C. A tube bundle of the heat exchanger contains 111 tubes, the diameter of one tube is 25×2.5 mm. The velocity of the methanol flow through the tubes is 0.8 m / s (w). The heat transfer coefficient is 400 W / m 90081 2 90082 · deg.Please, determine the total length of the tube bundle. 90005 90002 Solution: 90005 90002 Let’s determine the average temperature difference of the heat transfer media as the average logarithmic value. 90005 90002 Δt 90007 н ср 90008 = 95 — 45 = 50; 90005 90002 Δt 90007 до ср 90008 = 45 — 20 = 25 90005 90002 Δt 90007 ср 90008 = 50 + 25/2 = 37.5 ° C 90005 90002 Then, let’s determine the average temperature of the heat transfer medium flowing through the tube side space. 90005 90002 Δt 90007 ср 90008 = 45 + 20/2 = 32.5 ° C 90005 90002 Let’s determine a mass flow of methanol. 90005 90002 G 90007 сп 90008 = n · 0.785 · d 90007 вн 90008 90081 2 90082 · w 90007 сп 90008 · ρ 90007 сп 90008 = 111 · 0.785 · 0.02 90081 2 90082 · 0.8 · = 21.8 90005 90002 ρ 90007 сп 90008 = 785 kg / m 90081 3 90082 — methanol density at 32.5 ° C, the value is taken the reference literature. 90005 90002 Then, let’s determine the heat flux. 90005 90002 Q = G 90007 сп 90008 з 90007 сп 90008 (t 90007 до 90008 90007 сп 90008 — t 90007 н 90008 90007 сп 90008) = 21.8 · 2520 (45 — 20) = 1.373 · 10 90081 6 90082 W 90005 90002 c 90007 сп 90008 = 2520 kg / m 90081 3 90082 — heat capacity of methanol at 32.5 ° C, the value is taken the reference literature. 90005 90002 Let’s determine the required heat exchange surface. 90005 90002 F = Q / KΔt 90007 ср 90008 = 1.373 · 10 90081 6 90082 / (400 · 37.5) = 91.7 m 90081 3 90082 90005 90002 Let’s calculate the total length of the tube bundle by the average diameter of the tubes. 90005 90002 L = F / nπd 90007 ср 90008 = 91.7/111 · 3.14 · 0.0225 = 11.7 m. 90005 90002 In accordance with the recommendations, the total length of the tube bundle should be divided into several sections of the proposed standard size, with a required margin of the heat exchange surface to be provided. 90005 90002 90003 Problem 5 90004 90005 90002 A plate heat exchanger is used to heat a 10% NaOH solution flow from 40 ° C to 75 ° C. The sodium hydroxide flow is 19000 kg / h. Water vapor condensate with a flow rate of 16000 kg / h and initial temperature of 95 ° C is used as a heating agent.Assume that heat transfer coefficient is 1400 W / m 90081 2 90082 · deg. Please calculate basic parameters of the plate heat exchanger. 90005 90002 Solution: Let’s find the amount of heat transferred. 90005 90002 Q = G 90007 р 90008 з 90007 р 90008 (t 90007 до р 90008 — t 90007 н р 90008) = 19000/3600 · 3860 (75 — 40) = 713 028 W 90005 90002 From the heat balance equation, let’s determine the final temperature of the condensate. 90005 90002 t 90007 до 90008 90007 х 90008 = (Q · 3600 / G 90007 до 90008 з 90007 до 90008) — 95 = (713028 · 3600) / (16000 · 4190) — 95 = 56.7 ° C 90005 90002 з 90007 р 90008 90007, 90008 90007 до 90008 — heat capacity of the solution and condensate, the values ​​are found in the reference materials. 90005 90002 Let’s determine average temperatures of the heat transfer media. 90005 90002 Δt 90007 н ср 90008 = 95 — 75 = 20; 90005 90002 Δt 90007 до 90008 90007 ср 90008 = 56.7 — 40 = 16.7 90005 90002 Δt 90007 ср 90008 = 20 + 16.7 / 2 = 18.4 ° C 90005 90002 Let’s determine the cross-section of the channels; for calculation, let’s assume the mass velocity of the condensate as Wk = 1500 kg / m 90081 2 90082 · sec.90005 90002 S = G / W = 16000/3600 · 1500 = 0.003 m 90081 2 90082 90005 90002 Assuming the channel width b = 6 mm, we will find the width of the spiral. 90005 90002 B = S / b = 0.003 / 0.006 = 0.5 m 90005 90002 Based on the recommendations, let’s assume the width of the spiral according to the nearest larger tabulated value B = 0.58 m. 90005 90002 Let’s refine the cross-section of the channel 90005 90002 S = B · b = 0.58 · 0.006 = 0.0035 m 90081 2 90082 90005 90002 and mass velocity of the streams 90005 90002 W 90007 р 90008 = G 90007 р 90008 / S = 19000/3600 · 0.0035 = 1508 kg / m 90081 3 90082 · sec 90005 90002 W 90007 до 90008 = G 90007 до 90008 / S = 16000/3600 · 0.0035 = 1270 kg / m 90081 3 90082 · sec 90005 90002 The heat transfer surface of the spiral heat exchanger is determined as follows. 90005 90002 F = Q / KΔt 90007 ср 90008 = 713028 / (1400 · 18.4) = 27.7 m 90081 2 90082 90005 90002 Let’s determine the working length of the spiral 90005 90002 L = F / 2B = 27.7 / (2 · 0.58) = 23.8 m 90005 90002 Next, let’s determine a pitch of the spiral, while setting the sheet thickness as δ = 5 mm.90005 90002 t = b + δ = 6 + 5 = 11 mm 90005 90002 o calculate the number of turns of each spiral, the initial diameter of the spiral shall be assumed, based on the recommendations, as d = 200 mm. 90005 90002 N = (√ (2L / πt) + x 90081 2 90082) — x = (√ (2 · 23.8 / 3.14 · 0,011) +8.6 90081 2 90082) — 8.6 = 29.5 90005 90002 where х = 0.5 (d / t — 1) = 0.5 (200/11 — 1) = 8.6 90005 90002 The required diameter of the spiral is determined as follows. 90005 90002 D = d + 2Nt + δ = 200 + 2 · 29.5 · 11 + 5 = 860 mm.90005 90002 90003 Problem 6 90004 90005 90002 Please determine the hydraulic resistance of a heat transfer media, created in a four-way plate heat exchanger with a channel length of 0.9 m and an equivalent diameter of 7.5 × 10 90081 -3 90082, when butyl alcohol is cooled with water. Butyl alcohol properties are as follows: flow rate G = 2.5 kg / s, velocity W = 0.240 m / s and density ρ = 776 kg / m 90081 3 90082 (Reynolds criterion Re = 1573> 50). Cooling water properties are as follows: flow rate G = 5 kg / s, velocity W = 0.175 m / s and density ρ = 995 kg / m 90081 3 90082 (Reynolds criterion Re = 3101> 50). 90005 90002 Solution: Let’s determine the coefficient of local hydraulic resistance. 90005 90002 ζ 90007 БС 90008 = 15 / Re 90081 0.25 90082 = 15/1573 90081 0.25 90082 = 2.38 90005 90002 ζ 90007 в 90008 = 15 / Re 90081 0.25 90082 = 15/3101 90081 0.25 90082 = 2.01 90005 90002 Let’s clarify the velocity of alcohol and water in the fittings (assuming that d 90007 шт 90008 = 0.3m) 90005 90002 W 90007 шт 90008 = G 90007 БС 90008 / ρ 90007 БС 90008 0.785d 90007 шт 90008 90081 2 90082 = 2.5 / 776 · 0.785 · 0.3 90081 2 90082 = 0.05 m / s is less than 2 m / s, therefore it can be ignored. 90005 90002 W 90007 шт 90008 = G 90007 в 90008 / ρ 90007 в 90008 0.785d 90007 шт 90008 90081 2 90082 = 5/995 · 0.785 · 0.3 90081 2 90082 = 0.07 m / s is less than 2 m / s, therefore it can be ignored. 90005 90002 Let’s determine the hydraulic resistance for butyl alcohol and cooling water. 90005 90002? Р 90007 БС 90008 = хζ · (l / d) · (ρ 90007 БС 90008 w 90081 2 90082/2) = (4 · 2.38 · 0.9 / 0.0075) · (776 · 0.240 90081 2 90082/2) = 25532 Pa 90005 90002? Р 90007 в 90008 = хζ · (l / d) · (ρ 90007 в 90008 w 90081 2 90082/2) = (4 · 2.01 · 0.9 / 0.0075) · (995 · 0.175 90081 2 90082/2) = 14699 Pa. 90005 .90000 Solving Heating Issues with Heat Transfer 90001 90002 Battery technology is an integral part of our lives: from smartphones to massive electrochemical energy storage systems and from hybrid automobiles to fully electric airplanes, our dependence on batteries is ever increasing. This technology, however, is far from perfect, and optimizing battery design-particularly in terms of thermal management and heat transfer-is a key challenge for engineers and manufacturers today. 90003 90002 While lithium-ion batteries are the best rechargeable batteries available today, they suffer from two major disadvantages: (1) they degrade, albeit slowly, and (2) they are quite sensitive to heat.In this article we will focus on the second aspect-more specifically, we will address the use of numerical simulations in understanding thermal management and heat transfer in battery technology. Though much of the following discussion concerns the battery packs used in electric vehicles, it is applicable to any technology that utilizes lithium-ion technology. 90003 90002 The performance and life of a battery is, among other things, affected by the battery design, the materials used, and the operating temperature.For battery packs used in electric or hybrid vehicles, the operating temperature (usually in the range of 20 ° C — 35 ° C) is critical to maximizing its efficiency. Operating at lower temperatures affects capacity, while higher temperatures deteriorate lifespan. Reports indicate that electric vehicles ‘mileage could decline by as much as 60% when the ambient temperature drops below -6 ° C and roughly 50% when operated at 45 ° C. Another factor that affects the lifespan of battery packs is internal temperature distribution.A difference of more than roughly 5 ° C in a cell / module (many of which can be inside a pack) reduces the overall lifespan as well as capacity. Fig. 01, shows the temperature distribution in a standard battery rack. 90003 90008 Fig. 01: Temperature distribution in a standard battery rack. Temperature is shown in Kelvin. (Source: SimScale Public Projects) 90002 As illustrated, temperatures can, in normal circumstances, range between 25 ° C to 35 ° C. Without question, the thermal behavior of batteries in realistic operating conditions has a strong influence on their utility across applications, hence, maintaining an efficient and accurate thermal management is of paramount importance.90003 90011 90012 Overview of the Simulation-Based Approach 90013 90014 90002 Numerical simulations of thermal management systems have proven to be an excellent way to develop and improve battery design at a significantly lower cost than physical testing. A well-defined and designed simulation approach can help predict thermal physics inside a battery accurately, and therefore, can act as a useful tool during the early stages of the design process. 90003 90002 Many different simulation models have been used to evaluate the thermal performance of a battery cell-from simple lumped capacitance models on one end of the spectrum to full-blown 3D simulation models on the other.However, all of these models are constructed using the same basic pieces of the fundamental energy balance equation: (a) What are the sources of heat generation? (B) What are the geometric and thermal properties of the battery cells? And, finally, (c) What cooling mechanism is in place? Different models account for these components to varying degrees of fidelity to suit the desired accuracy and cost considerations. 90003 90002 Heat is generated from two sources: 90003 90021 90022 Electrochemical operation, which relates to the heat generated due to chemical reactions inside the battery.90023 90022 Joule heating, also known as Ohmic heating or the heat generated due to flow of electricity. 90023 90026 90002 Both of these sources need to be considered through their own governing equations. Each one depends on the material properties, local temperature and, of course, the applicable geometry. It is however common practice to use experimentally validated model equations for both of these aspects in order to save significantly on some computations, as well as to simplify the simulation framework.90003 90002 The geometry of the battery cells and the overall pack could also play a potentially important role in the heat transfer characteristics of the system. It is becoming increasingly common to use full 3D geometries (provided as CAD models) as inputs in the analysis rather than a relatively simplified 2D approximation. The material properties of the different components are obtained from the manufacturer’s data or from other experimental studies. 90003 90002 Lastly, convection is typically the main method for heat dissipation (radiation plays a minimal role, if at all) to the ambience.Conduction heat transfer within the battery may or may not be considered, depending on the desired fidelity of the simulations. 90003 90033 90002 90012 Learn the three basic heat transfer mechanisms in our Thermal Analysis Workshop. Watch our thermal simulation now! 90013 90003 90033 90011 90012 Putting It All Together 90013 90014 90002 Perhaps the simplest approach is the use of a lumped capacitance model. This is a transient conduction approach that assumes the temperature of a solid is spatially uniform and is a function of time only.Without going too far into the details, it is not hard to see that these approaches lack significant detail. Nevertheless, there are instances when these models, if carefully implemented, can present fairly accurate transient data at very low costs. 90003 90002 On the other hand, detailed thermal simulations (such as those provided by SimScale) can provide a more holistic overview of the thermodynamics involved, considering fluid flow and heat transfer within a battery module or pack. In doing so, making it possible to design better battery cooling systems.These simulations have the ability to use exact specifications of the material properties, geometric details, and initial and boundary conditions. If everything is set up effectively, highly accurate results can be expected. CFD techniques have been applied to thermal analysis with great success. Cloud-based simulation tools allow overall computational costs to be considerably reduced, while presenting detailed spatial and transient data. This can be invaluable in establishing a fundamentally sound understanding of the thermal physics involved.90003 90011 90012 Battery Design Simulation with CFD 90013 90014 90002 An example of successful CFD battery simulation can be found in the work of Yi, Koo & Shin in their paper «Three-Dimensional Modeling of the Thermal Behavior of a Lithium-Ion Battery Module for Hybrid Electric Vehicle Applications» published in the Journal » Energies «. The Li-ion battery module was set up as shown in Fig. 02. 90003 90053 Fig. 02: CFD setup for the LIB battery module (Source: J. Yi, B. Koo and C. B.Shin, «Three-Dimensional Modeling of the Thermal Behavior of a Lithium-Ion Battery Module for Hybrid Electric Vehicle Applications,» Energies, vol. 7, pp. 7586 — 7601 (2014 року) 90002 The resulting temperature distribution within the module after 1620 seconds of discharge and heat transfer is as shown in Fig. 03. 90003 90056 Fig. 03: Temperature distribution of LIB cells after 1620s (Source: J. Yi, B. Koo and C. B. Shin, «Three-Dimensional Modeling of the Thermal Behavior of a Lithium-Ion Battery Module for Hybrid Electric Vehicle Applications,» Energies, vol.7, pp. 7586 — 7601 (2014 року) 90011 90012 Conclusions 90013 90014 90002 The multiphysics nature of this problem means that in each of these approaches, simplifications have been made to several aspects. Therefore, there is always room for improvement. The list below shows just a selection of these challenging aspects: 90003 90063 90022 More accurate modeling of the battery chemistry and charge / discharge cycles; 90023 90022 Batteries that consist of a wide range of materials, including thin layers of metals (encasing the cells), porous materials, etc; 90023 90022 If several layers of different materials are used within the battery design, internal material can be anisotropic in nature; 90023 90022 If the material properties of the battery design are generally not very well known, this can significantly affect simulation accuracy; and 90023 90022 Modeling cooling fluid flow is always a challenge due to complex geometry and possible fluid turbulence involved.90023 90074 90002 Increasing computational power has allowed researchers to account for more of these aspects accurately and efficiently. Improving our confidence in the predictive capability of such simulations. In spite of the remaining challenges, numerical simulations have contributed tremendously to the design of better thermal management systems for battery design and will continue to do so in the foreseeable future! 90003 90002 Check out all of our SimScale blogs here for more helpful articles! 90003 90033 .90000 Heat Emission from Radiators and Heating Panels 90001 90002 90003 90004 90002 Heat emission from a radiator or a heating panel depends primarily on the temperature difference between the hot surface and the surrounding air. The heat emission can be calculated 90004 90007 90002 90009 P = P 90010 50 90011 [(t 90010 i 90011 — t 90010 r 90011) / ln ((t 90010 i 90011 — t 90010 a 90011) / (t 90010 r 90011 — t 90010 a 90011)) 1 / 49.32] 90024 n 90025 90026 90027 (1) 90028 90004 90002 90027 where 90028 90004 90002 90009 P 90026 90027 = heat emission from radiator (W, J / s) 90028 90004 90002 90009 P 90010 50 90011 90026 90027 = heat emission from radiator with temperature difference 50 90024 o 90025 C (W) 90048 90028 90004 90002 90009 t 90010 i 90011 90026 90027 = water temperature inlet (90024 o 90025 C) 90028 90004 90002 90009 t 90026 90010 90009 r 90026 90011 90027 = water temperature outlet (90024 o 90025 C) 90028 90004 90002 90009 t 90010 a 90011 90026 90027 = surrounding air temperature (90024 o 90025 C) 90028 90004 90002 90027 n = constant describing the type of radiator (1.33 for standard panel radiators, 1.3 — 1.6 for convectors) 90028 90004 90087 90002 Note that radiators are in general designed for middle panel temperature 90009 70 90024 o 90025 C 90026 — and surrounding air temperature 90009 20 90024 o 90025 C 90026 (difference 90009 50 90024 o 90025 C 90026) 90004 90102 Example — Heat Emission from Radiator 90103 90002 The heat emission from a radiator with nominal 90024 *) 90025 heat emission 90027 1000 W 90028 with water inlet temperature 90027 t 90010 i 90011 = 70 90024 o 90025 C 90028 and outlet temperature 90027 t 90010 r 90011 = 50 90024 o 90025 C 90028 can be calculated 90004 90007 90002 90009 P = (1000 W) [((70 90024 o 90025 C) — (50 90024 o 90025 C)) / ln (( (70 90024 o 90025 C) — (20 90024 o 90025 C)) / ((50 90024 o 90025 C) — (20 90024 o 90025 C))) 1/49.32] 90024 1.33 90025 90026 90004 90002 90009 = 736 W 90026 90004 90087 90002 90024 *) 90025 nominal when inlet water temperature 90027 t 90010 i 90011 = 80 90024 o 90025 C 90028, outlet water temperature out 90027 t 90010 r 90011 = 60 90024 o 90025 C 90028 and surrounding air temperature 90027 t 90010 a 90011 = 20 90024 o 90025 C 90028 90004 90102 Radiator Heat Emission Calculator 90103 90170 Heat Emission and Water Flow 90171 90002 The calculator below can be used to calculate 90173 heat emission and water flow 90174 from a radiator operating outside the standard conditions — like increasing or decreasing the water inlet or outlet temperature or increasing or decreasing the surrounding room air temperature.90004 90170 Return Temperature Water and Flow 90171 90002 The calculator below can be used to calculate the 90173 water return temperature 90174 and 90173 90174 the 90173 water volume flow 90174 through radiators based on actual heat emission and inlet water temperatures. 90004 90002 Oversized radiators are quite common since it is almost never possible to adapt a standard radiator exactly to the required heat loss from a room. With the calculator below it is possible to study the consequence of out of standard heat emission when a radiator is oversized.90004 90002 When checking heat emission capacities of radiators — be aware that testing standards differs. Examples of standards: 90004 90190 90191 BS 3528 «Specification for convection type space heaters operating with steam or hot water» (withdrawn, replaced by BS EN442) — flow temperature 90027 90 90024 o 90025 90028 C, return temperature 90027 70 90024 o 90025 C 90028, air temperature 90027 20 90024 o 90025 C 90028 90204 90191 BS EN442 «Specification for radiators and convectors.»- flow temperature 90027 75 90024 o 90025 C 90028, return temperature 90027 65 90024 o 90025 C, 90028 air temperature 90027 20 90024 o 90025 C 90028 90204 90219 90002 Testing the same radiator with BS EN442 compared to BS 3528 reduces the heat output with approximately 90027 11% 90028. 90004.

Добавить комментарий Отменить ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Комментарий *

Имя *

Email *

Сайт

Сохранить моё имя, email и адрес сайта в этом браузере для последующих моих комментариев.