Tepelný výkon topných radiátorů - srovnávací tabulka litinových, bimetalických, hliníkových a ocelových baterií

Tepelný výkon topného tělesa je koeficient, který určuje množství tepla přijatého z topného zařízení za jednotku času a měří se ve W/(m² K).

Tento technický parametr je primárním ukazatelem účinnosti radiátoru při vytváření příjemného vnitřního klimatu. Výrobce topného zařízení je povinen uvést tuto hodnotu v průvodní dokumentaci ke svým výrobkům.

Výkon topných těles se vypočítává v wattyNěkteří výrobci uvádějí pro své výrobky tepelný tok vyjádřený v kaloriích za hodinu. Pro převod na watty používají standard, kde 1 W = 859,845 kcal/hodinu.

Přenos tepla jedné sekce nebo panelu hydronického topného systému se vypočítává s ohledem na primární a sekundární faktory. Patří mezi ně konstrukční materiál, teplota chladicí kapaliny, plocha výměny tepla, schéma zapojení zařízení, jeho umístění a další faktory. Pokud se radiátor skládá z několika sekcí nebo z jednoho panelu, výkon se vypočítá a uvede výrobcem pro celou jednotku.

Jak vypočítat tepelný výkon topných těles na metr čtvereční

V průvodní dokumentaci spotřebitel nalezne tepelný výkon jedné sekce nebo celého panelu o konkrétních rozměrech. Tyto parametry jsou poměrně relativní a neměly by se na ně spoléhat na 100 %. Pro dosažení realistických hodnot je nutné je dále upravit. K jejich určení je nutné vypočítat tepelnou vodivost radiátoru.

Nejprve musíme vyvrátit všeobecně známou představu, že hliníkové baterie mají nejvyšší tepelný výkon díky vlastnostem neželezných kovů. Za zmínku stojí, že baterie nejsou vyrobeny z čistého hliníku, ale z jeho slitiny s křemíkem – siluminu – který má výrazně nižší tepelný výkon.

Totéž lze částečně říci o ocelových, bimetalických a litinových radiátorech. Výkony uvedené v datovém listu topného zařízení jsou přesné, pokud je rozdíl mezi průměrnou teplotou chladicí kapaliny a teplotou vzduchu v místnosti 70 °C.⁰ C. Tento jev se nazývá teplotní rozdíl a označuje se symbolem – Δt. Výpočet se provádí pomocí vzorce:

Δt = (t_podání + t_{zpětné potrubí})/2 – t _vzduch

Podle logiky výrobce by výsledek výpočtu měl být 70 stupňů. Průměrnou teplotu chladicí kapaliny lze pak vypočítat pomocí vzorce:

(t_podání + t_{zpětné potrubí}) = 2(Δt + t _vzduch)

Například na základě výrobcem udávaného tepelného výkonu jedné bimetalické sekce – 200 W, Δt = 70⁰ C, průměrná pokojová teplota - 22⁰ C, dostaneme výsledek:

(t_podání + t_{zpětné potrubí}) = 2(70 + 22) = 184⁰ S

S přihlédnutím ke standardnímu rozdílu 20 stupňů mezi přívodem a vratnou vodou se jejich hodnota určuje samostatně:

t_podání = (184 + 20)/2 = 102⁰ S

t_{zpětné potrubí} = (184 - 20)/2 = 82⁰ S

Skutečný výpočet přenosu tepla ukazuje, že jedna sekce je schopna produkovat 200 W za předpokladu, že voda v přívodním potrubí vaří a chladicí kapalina opouští výstupní potrubí při teplotě 82 stupňů.

Takový jev je v praxi jednoduše nemožný. Faktem je, že kotle na ohřev vody nejsou schopny ohřát vodu nad 80 stupňů. I za těchto maximálních podmínek bude chladicí kapalina vstupovat do radiátoru s maximální teplotou okolo 77 stupňů.⁰ C a Δt bude přibližně 40⁰ C. Z toho vyvozujeme, že skutečný tepelný výkon jedné sekce bimetalického radiátoru nebude 200, ale pouze 100 W.

Pro zjednodušení výpočtu můžete použít tabulku přenosu tepla s redukčními faktory. K tomu použijte výše uvedený vzorec s využitím plánované teploty v domě a chladicí kapaliny k výpočtu Δt.

Tabulka hodnot redukčních faktorů

Tabulka 1.

Δt	NA
40	0,48
45 let	0,56
50	0,65
55	0,73
60	0,82
65	0,91
70	1

Odpovídající koeficient se nachází v tabulce a vynásobí se jmenovitým tepelným výkonem jedné sekce bimetalického radiátoru. V tomto případě je to pro vytápění 1 m² Místnost bude mít tepelný výkon 200 W x 0,48 = 96 W.

Pro vytápění 10 m² Prostor bude vyžadovat přibližně 1 kW topného výkonu a požadovaný počet sekcí bude 1000/96 = 10,4. Pokud má místnost dvě okna, měly by být pod nimi instalovány dva radiátory o 10 a 11 sekcích.

Normy tepelného výkonu

Při navrhování topných systémů pro budovy a stavby se používá normativní dokument SP 60.13330.2016. Tento soubor pravidel upravuje mimo jiné návrh vnitřních topných systémů v nově postavených a rekonstruovaných budovách a stavbách. SP byl vyvinut na základě požadavků SNiP GOST 30494-2011 a GOST 32415-2013. Na základě těchto norem byla přijata norma topného výkonu 1 kW pro místnost o rozloze 10 metrů čtverečních, výšce stropu do 3 metrů, jedné vnější stěně a jednom oknu.

Při úpravě počátečních podmínek pro vytápění místnosti v jednom či druhém směru (větší nebo menší plocha, různý počet oken atd.) se pro přesné stanovení jmenovitého tepelného výkonu do výpočtu zavádějí korekční faktory:

K1 – konstrukce okna

• dvojitý rám – 1,27;
• dvojsklo – 1,0;
• trojsklo – 0,85.

K2 – izolace stěn

• nízký – 1,27;
• 2cihlové zdivo + tepelná izolace – 1,0;
• vysoká kvalita – 0,85.

K3 – S_okna/S_pohlaví

• 0,5 – 1,2;
• 0,33 – 1,0;
• 0,1 – 0,8.

K4 – průměrná vnitřní teplota v zimě, stupně

• 35 — 1,5;
• 20 – 1,1;
• 10 – 0,7.

K5 – počet vnějších stěn

• 1 – 1,1;
• 2 – 1,2;
• 3 – 1,3;
• 4 – 1,4.

K6 – místnost nad místností

• studená půda – 1,0;
• podkroví – 0,8.

K7 – výška stropu, m

• 2,5 – 1,0;
• 3 – 1,05;
• 3,5 – 1,1.

Konečný výsledek se vydělí tepelným výkonem jedné sekce radiátoru. Podíl se zaokrouhlí nahoru na nejbližší celé číslo (10,4 – 11 sekcí).

Srovnávací tabulky ukazatelů přenosu tepla různých typů radiátorů

Jak již bylo zmíněno výše, přenos tepla se měří ve W/m².²Tato hodnota je považována za vyjádření účinnosti topného zařízení. Při výběru typu a provedení topných těles pro spotřebitele hraje rozhodující roli srovnání jejich topných výkonů.

Skutečný tepelný výkon radiátorů

Na základě těchto specifikací odborníci zveřejňují online různé tabulky s uvedením tepelného výkonu bimetalických, hliníkových, ocelových a litinových radiátorů. Zde najdete údaje o tepelném výkonu topných zařízení.

Srovnávací tabulka tepelného výkonu 1 sekce topných těles v závislosti na provozním tlaku, objemu a hmotnosti

Tabulka 2.

Typ zařízení s meziosou vzdáleností 500 mm	Tepelný výkon, W	Provozní tlak atmosfér	Objem, litr	Hmotnost, kg
Hliník	180	20	0,27	1,45
Bimetalický	200	20	0,20	1.2
Ocel	120	20	0,20	1,05
Litina	140	10	1.2	5.4

Srovnávací charakteristiky v závislosti na typu topných zařízení

Tabulka 3.

Charakteristiky	Hliník	Bimetalický	Ocel	Litina
Struktura	Sekční	Sekční	Panel	Sekční
Rozvod	Strana	Strana	Boční/Vertikální	Strana
Odolnost proti korozi	Průměrný	Vysoký	Průměrný	Vysoký
Typ chladicí kapaliny	Voda	Voda/nemrznoucí směs	Voda/nemrznoucí směs	Voda

Topné radiátory s lepším tepelným výkonem

Na základě četných spotřebitelských recenzí, odborných testů a srovnání výsledků jsou bimetalové radiátory uznávány jako nejlepší z hlediska tepelného výkonu. V sestupném pořadí se na prvním místě umístily hliníkové radiátory, následované ocelovými radiátory. Litinové radiátory zůstávají v této kategorii poslední.

V tomto žebříčku hraje významnou roli materiál použitý k výrobě produktů pro vytápění prostor, jejich cena a kvalita použitého chladiva. Navzdory vynikajícím vlastnostem bimetalických radiátorů zůstávají nejdražší. Optimálním řešením je volba hliníkových radiátorů. Jejich použití je však omezeno na autonomní topné systémy, kde lze udržovat kvalitu chladiva na vysoké úrovni.

Ze stejného důvodu, ale obráceně, jsou zcela nevhodné pro instalaci ve vícepodlažních budovách s centralizovanou topnou sítí. Pokud jde o ocelové spotřebiče, ty rychle přenášejí teplo, a to jak při vytápění, tak při chlazení.

A konečně, pokud spotřebitel nemá obavy o estetiku vzhledu topných zařízení a požadavek na tepelný výkon je nízký, pak by ideálním řešením byla instalace litinových radiátorů MS-140.

Závislost přenosu tepla chladičem na teplotě chladicí kapaliny

Jmenovitý tepelný výkon jedné sekce chladiče se vypočítává pro standardní hodnoty teploty chladicí kapaliny na vstupu (90⁰ C) a východ (70⁰ C) topné zařízení. Tyto podmínky platí pro centralizované topné sítě.

V autonomních topných systémech pro soukromé domy se může teplotní rozdíl lišit. V tomto případě se tepelný výkon jedné sekce může výrazně lišit od hodnot uvedených výrobcem. Topný výkon topného zařízení je přímo úměrný teplotě chladicí kapaliny v přívodním potrubí. Čím vyšší je teplota, tím větší je tepelný výkon radiátoru. Naopak, čím nižší je teplota chladicí kapaliny, tím nižší je topný výkon radiátoru.

Aby se zabránilo neočekávaným výkyvům teploty, používat termostaty, které se instalují do potrubí na vstupu do radiátoru. Termostatické hlavice se dodávají v manuálním, poloautomatickém a automatickém provedení, ovládané online.

Jak zvýšit součinitel přestupu tepla

Z výše uvedeného je zřejmé, že skutečný tepelný výkon jakéhokoli topného zařízení se může výrazně lišit od technických specifikací uvedených výrobcem v dokumentaci k produktu. Reálné provozní podmínky topných těles mohou způsobit kumulativní tepelné ztráty, což snižuje účinnost topného systému v domě nebo bytě.

Existují dvě možnosti pro zvýšení součinitele prostupu tepla: zlepšení provozních podmínek stávajícího topného systému a použití optimálních metod pro umístění a připojení topných těles, jak je stanoveno ve fázi návrhu.

Na příkladu na obrázku níže budeme analyzovat tepelné ztráty v topném systému budovy.

1. Tepelné ztráty střechou jsou: 25 - 30 %.
2. Okny: 10–15 %.
3. Tepelné ztráty podlahou: 10 - 15 %.
4. Ztráty skrz zdi: 10 - 15 %.
5. Sousedství: 10 - 15 %.
6. Potrubím (pokud je k dispozici topení v kamnech): 20 - 25 %.

Doporučujeme používat online kalkulačka pro výpočet tepelných ztrát v domě.

Jak zlepšit účinnost stávajícího topného systému

Pro zlepšení účinnosti stávajícího topného systému odborníci doporučují následující opatření:

• izolovat obvodové konstrukce vně domu (zdi, základy, suterén a půda);
• vyměňte staré dřevěné okenní rámy za okna s dvojitým zasklením;
• nalepit fóliové zástěny na stěny za radiátory;
• pravidelně otevírejte Mayevského kohoutky, abyste uvolnili vzduchové uzávěry v radiátorech;
• Pokud jsou stěny studené, jsou zevnitř izolovány tepelně izolačními materiály.

Po provedení těchto opatření si majitelé domů okamžitě všimnou zlepšeného tepelného výkonu svých topných zařízení. Pro vnitřní izolaci stěn nabízí trh se stavebními materiály širokou škálu materiálů, od korkových desek a texturované omítky až po sádrové dlaždice a dekorativní polyuretanové panely, které nejen izolují místnosti, ale také vylepší jejich vzhled.

Porovnání vytápění ocelových a litinových radiátorů

Jak zvýšit efektivitu ve fázi návrhu

Aby se zabránilo nedostatečnému přenosu tepla topnými zařízeními v novostavbách, dodržují se ve fázi návrhu následující pravidla.

Pravidlo 1Radiátory se instalují pod okny. Mohou to být speciální výklenky nebo zavěšené pod parapety, s mřížkami nebo bez nich. Mřížky zakrývají vzhled radiátorů, ale mohou také snížit jejich topný výkon. V některých případech se mřížky používají záměrně ke snížení tepelného toku o 10–15 %, čímž se teplo uchovává pro ostatní místnosti.

Pravidlo 2Způsob připojení významně ovlivňuje účinnost topných zařízení. Může být jednostranné nebo oboustranné. Oboustranné připojení pomáhá přiblížit výkon radiátoru k uvedenému výkonu prostupu tepla. Zkušenosti ukazují, že pokud je v jedné místnosti méně než 20 sekcí, je vhodnější jednostranné připojení radiátoru.

Níže uvedená fotografie ukazuje účinnost sekcí s oboustranným připojením potrubí.

Fotografie ukazuje účinnost sekcí s jednostranným připojením trubek.

Jak vypočítat tepelný výkon jedné sekce topného tělesa

Doporučujeme vám použít online kalkulačku, určit, kolik sekcí má bimetalický radiátor potřeba na 1 m2.

Sekční konstrukce topných jednotek umožňuje měnit počet jednotek v každém radiátoru. To umožňuje regulovat topný výkon zvětšením nebo zmenšením plochy teplosměnného povrchu radiátorů.

Sekční radiátory jsou k dispozici v bimetalickém, hliníkovém a litinovém provedení. Jak již bylo zmíněno výše, všechny sekční radiátory jsou na trh s topením dodávány s předem specifikovaným jmenovitým tepelným výkonem, vypočítaným pro standardní provozní podmínky topných zařízení.

Každý výpočet tepelného výkonu radiátorů musí zohledňovat specifické vlastnosti místností, kde jsou instalovány. Pro tento účel byly vyvinuty korekční faktory (viz předchozí kapitola „Normy tepelného výkonu“). Dosazením těchto skutečných hodnot do výpočtu se získá konečný tepelný výkon první sekce radiátoru.

Tepelný výkon deskových radiátorů

Na rozdíl od sekčních zařízení jsou ocelové topné panely nedemontovatelné výrobky.

V průvodní dokumentaci výrobce uvádí jmenovitý tepelný výkon panelu, vypočítaný pro Δt = 70⁰ C při průměrné pokojové teplotě -22⁰ C. Přenos tepla zařízením se vypočítá dosazením skutečné hodnoty Δt a zadáním korekčních faktorů.

Výpočet topných radiátorů Část 1