Создать благоприятный микроклимат в квартире может только тот биметаллический радиатор, который имеет достаточную тепловую мощность. Эта мощность зависит от многих факторов. Одним из решающих является количество секций. Поэтому перед монтажом биметаллической батареи всегда нужно знать, сколько секций она должна иметь. Конечно, эту цифру можно рассчитать.
Свойство во всех типах материи, которое проявляет тенденцию к расширению при нагревании и сжимается при охлаждении. Термическое расширение - это изменение размера объекта при изменении его температуры. Обычно, когда температура увеличивается, размер объекта также увеличивается. И наоборот, большинство объектов уменьшается при понижении температуры. В жаркий летний день линии электропередач прорываются между силовыми полюсами. Провисание происходит, потому что провода растут дольше, когда температура увеличивается.
Длинные мосты часто имеют сцепленные металлические пальцы вдоль стыков, где участки моста соединены друг с другом. Металлические пальцы позволяют раздвигать секции моста и сокращаться с изменением температуры. Относительно небольшое количество веществ сжимается, когда они нагреваются и расширяются при их охлаждении. Наиболее распространенным примером является вода. Поскольку вода охлаждается от комнатной температуры до точки замерзания, она сжимается, как и большинство других веществ. Однако, только на четыре градуса Цельсия выше точки замерзания, он начинает расширяться.
Способы расчета
- один предусматривает использование площади комнаты;
- второй заключается в применении объема помещения, в котором будет происходить установка батареи.
Первый целесообразно применять только тогда, когда высота потолка не является большей 3 м
. Если же стены имеют большую высоту, то более надежным становится второй способ. Оба метода заключаются в расчете количества тепла, необходимого для создания оптимальной температуры в комнате
. Расчет проводят по-разному:
Факторы, влияющие на тепловое расширение
В точке замерзания грамм льда занимает больше места, чем грамм жидкой воды. Это изменение объясняет тот факт, что лед плавает поверх воды. Представьте себе, что длинная тонкая металлическая проволока нагревается. Количество, на которое оно распространяется, зависит от трех факторов: его первоначальной длины, изменения температуры и тепловых свойств самого металла.
Некоторые вещества просто расширяются легче, чем другие. Если вы нагреваете провода из алюминия, железа и вольфрама, все провода имеют одинаковый размер и нагреваются до одной и той же температуры - каждый провод будет расширяться на другую величину. Легкость, с которой распространяется вещество, определяется ее коэффициентом расширения. Для сравнения коэффициенты расширения для алюминия, железа и вольфрама составляют 23 × 10 - 6, 12 × 10 - 6 и 5 × 10 - 6 на градус Цельсия, соответственно.
- первый способ предполагает умножение площади на цифру 100 Вт (является нормативной тепловой мощностью на 1 м2);
- второй является несколько похожим. Он заключается в умножении объема комнаты на 41 Вт.
При этом оба метода имеют одну общую особенность: в обеих полученную цифру корректируют с помощью поправочных коэффициентов, которые показывают влияние особенностей помещения на потери тепла или его экономию.
Значения, приведенные в предыдущем предложении, фактически относятся к коэффициентам линейного расширения. Они измеряют, насколько вещество расширяется только в одном направлении. Но предположим, что вышеупомянутый эксперимент проводился с блоками из алюминия, железа и вольфрама, а не с проводами. В этом случае расширение будет происходить во всех трех направлениях: длина, ширина и глубина. Мера расширения во всех трех направлениях называется коэффициентом расширения объема.
Длина и температура. Предположим, что это обсуждение ограничивается одним видом материала, например железной проволокой. Величина, при которой эта проволока расширяется при нагревании, зависит только от двух факторов: ее первоначальной длины и температуры, на которую она нагревается. Железный брусок длиной 16 футов будет расширяться больше, чем бар длиной 3 фута.
Факторы, влияющие на потери тепла
Потери тепла зависят от таких факторов, как:
- Вид остекления окон . Больше всего тепло уходит через окна с обычным стеклом (поправочный коэффициент 1,27; этот и другие нижеуказанные показатели нужно будет использовать при расчете). Для двойного и тройного стеклопакета коэффициент составляет 1 и 0,85 соответственно.
- Величина окон . Для определения влияния этого фактора узнают соотношение площади окон к аналогичному показателю помещения. Если площадь окон является 10 частью, то есть составляет 10% от площади пола, то k = 0,8. С дальнейшим увеличением соотношения на 10% k растет на 0,1. То есть, когда площадь окон составляет половину площади пола, k = 1,2.
- Теплоизоляция. При низкой теплоизоляции потери тепла составляют 127% (поправочный коэффициент k = 1,27), при средней и высокой теплоизоляции — 100 и 85% соответственно (k составляет 1 и 0,85).
- Температура на улице . Понятно, что чем она ниже, тем выше становятся потери тепла. При этом для температуры -10 °С k = 0,7. С дальнейшим понижением температуры на 5 градусов, коэффициент растет на 0,2. Если за окном -25 °С, то k составляет 1,3.
- Количество внешних стен . При одной наружной стене потери тепла невелики, поэтому k составляет 1,1. Если есть две и три внешние стены, то коэффициент равняется 1,2 и 1,3 соответственно.
- Тип комнаты наверху . Если наверху находится такое же отапливаемое помещение, то потери тепла очень маленькие (k = 0,8). При наличии отапливаемого чердака k составляет 0,9. Если чердак не отапливается, то k = 1.
Инженеры и архитекторы должны всегда учитывать тот факт, что объекты обычно расширяются, когда они нагреваются. В результате они должны проектировать здания, мосты, линии электропередачи и другие структуры, чтобы компенсировать расширение и сокращение.
Термическое расширение также используется при строительстве некоторых приборов и устройств в домах и в промышленности. Одним из примеров является биметаллическая полоса. Биметаллическая полоска состоит из двух кусков металла, приваренных друг к другу. Оба металла выбраны так, чтобы иметь разные коэффициенты расширения. Когда биметаллическая полоса нагревается, она изгибается так или иначе, поскольку один металл расширяется быстрее, чем другой.
Расчет количества секций в зависимости от площади
Q = S * 100 * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 / P,
- S представляет собой площадь помещения,
- k1 — коэффициент потери тепла, вызванного типом остекления,
- k2 представляет собой цифру, которая зависит от соотношения площадей окон и помещения,
- k3 является коэффициентом теплоизоляции,
- k4 представляет собой коэффициент температуры за окном,
- k5 является показателем потери тепла через определенное число внешних стен,
- k6 — коэффициент, демонстрирующий влияние уровня теплоизоляции помещения, которое находится над комнатой,
- Р является тепловой мощностью одного сектора (нужно указывать в Вт, поэтому кВт переводят в Вт).
Расчет количества секций радиатора, исходя из объёма
Одно использование биметаллических полосок - в термостатах, используемых для контроля комнатной температуры. Когда комната нагревается или остывает, биметаллическая полоса в термостате сгибается так или иначе. Если он изгибается достаточно далеко, он входит в контакт с кнопкой, которая включает или выключает печь.
Терминное расширение относится к увеличению размера объекта по мере нагревания этого объекта. За относительно небольшим исключением все объекты расширяются, когда их нагревают и сжимают, когда они охлаждаются. Возможно, самым важным исключением из этого правила является вода. В этот момент она начинает расширяться по мере ее охлаждения до точки ее замерзания.
Пример: пусть имеется комната с размерами 4х3 м (то есть S = 12 м2) . Она имеет одну внешнюю стену, окно с двойным стеклом и площадью 3,6 м2. Она располагается под отапливаемой комнатой. Теплоизоляция стен является средней, а за окном часто бывает -25 °С. В таком помещении планируется установить биметаллические батареи с теплоотдачей 0,2 кВт.?
Этот необычный эффект объясняет тот факт, что лед менее плотный, чем вода. Различные материалы расширяются или сокращаются по разным ставкам. В общем, газы расширяются больше, чем жидкости, а жидкости расширяются больше, чем твердые. Когда объект нагревается или охлаждается, он расширяется или сжимается во всех габаритах. Однако по практическим соображениям ученые и инженеры часто сосредотачиваются на двух разных видах расширения или расширении: линейном расширении и расширении объема. Сумма, на которую данный материал.
Расширяется в любом случае, называется его коэффициентом линейной экспансивности. Выбор этих двух переменных является практическим. Ученые и инженеры часто хотят узнать, по какой части трубы, бар, провод или другой длинный объект будут расширяться. Дело в том, что провод расширяется во всех трех направлениях, но интерес к реальной ситуации представляет только линейное направление. Только твердые тела имеют коэффициент линейного расширения. Они отличаются друг от друга широко, причем коэффициент линейного расширения алюминия имеет значение почти в 50 раз больше, чем коэффициент плавления кварца.
Поскольку показатели S и P известны, остается определить величину коэффициентов и рассчитать количество секций. В данном случае коэффициенты таковы:
- k1 = 1,
- k2 = 1, (3,6 / 12 * 100 = 30 %),
- k3 = 1,
- k4 = 1,3,
- k5 = 1,1,
- k6 = 0,8.
Итак, Q = 12 * 100 * 1 * 1 * 1 * 1,3 * 1,1 * 0,8 / 200 = 6,86 секторов. Поскольку округлять стоит в большую сторону, в помещении с площадью 12 м2 нужно поставить радиатор отопления с 7 секциями. Правда, конечную цифру еще стоит нарастить на 30-40%. Это потому, что тепловая мощность сектора (в данном случае составляет 0,2 кВт) определена для ΔT = 70 °C, то есть для той отопительной системы, в которой средняя температура теплоносителя составляет 90 °С (100 на входе в батарею отопления и 90 на выходе). Это при условии, что в комнате должно быть 20 °С.
Расширение объема также имеет свои практические применения. Предположим, что кто-то хочет знать, как увеличится воздушный шар при увеличении его температуры. Ответ на этот вопрос зависит от объемной экспансии используемого газа. Объемная экспансия газов колеблется от относительно низкого значения для воздуха до относительно высокого значения для диоксида углерода и диоксида серы.
Большое количество практических устройств и систем зависит от теплового расширения материалов. Примером может служить биметаллическая полоса. Биметаллическая полоса состоит из двух металлов с разной тепловой расширяемостью, сваренных друг с другом. Когда полоса нагревается, один металл расширяется быстрее, чем другой. Полоска изгибается в направлении металла с более низкой тепловой расширяемостью.
Конечно, индивидуальные системы отопления не имеют столь нагретого теплоносителя, поэтому батарея отопления с 7 секциями будет иметь недостаточно кВт. Учитывая это, нужно увеличивать ее количество ребер. Чтобы знать, сколько их нужно добавить, необходимо определить теплоотдачу одного сегмента радиатора отопления при меньшем ΔT.
Возможно, наиболее распространенное использование биметаллической полосы находится в термостате. Когда комната становится холодной, два металла в полосе сжимаются друг на друга. В какой-то момент полоса изгибается настолько, что соприкасается с металлической кнопкой, закрывающей электрическую цепь, включающей печь. Когда комната нагревается, биметаллическая полоска начинает согнуть в противоположном направлении. В конце концов он отрывается от кнопки контакта, цепь прерывается, и печь выключается.
Тепловое расширение объектов в реальном мире часто требует внимания ученых и инженеров. Например, суставы, используемые для соединения моста вместе, должны быть спроектированы таким образом, чтобы обеспечить пространство для расширения и сжатия колоды мостов. И железнодорожные пути построены так, что они могут скользить в сторону и друг от друга в жаркие и холодные дни, следя за тем, чтобы они не изгибались из-за перегрева.
Для этого используют формулу Pс = K * F * Δt ,
- Рс – тепловая мощность одного сегмента радиатора отопления,
- K является коэффициентом теплопередачи,
- F представляет собой площадь нагревательной поверхности (К и F часто указываются в таблицах, составленных производителями),
- Δt является температурным напором (его измеряют в °С).
- tвх является температурой горячей воды на входе,
- tвых является температурой нагретой воды на выходе,
- tвн представляет собой желаемую температуру воздуха в комнате.
Определение числа секций на 1 м2
Некоторые владельцы домов часто хотят знать, сколько секций нужно на 1 кв. м. Зная этот показатель, можно рассчитать их общее количество, умножив его на площадь.
Необходимо учитывать два важных аспекта. 1º. - Функция, которая будет воспроизводиться в электрической системе. 2º. - Форма работы, которая будет зависеть от потребностей электрической системы в ее местоположении.
- Если есть возможность подключения к новой электростанции или подстанции.
- Если он подаст питание на два или более уровней напряжения.
- Он будет кормить крупные потребительские центры высокой концентрацией грузов.
Это делается на 5 или 10 лет, чтобы увидеть скорость роста и получить сетку с самой высокой скоростью роста, где будет находиться центр нагрузки. Он получает транспортные линии, идущие от заводов, причина, почему одна из его миссий - это взаимосвязь. Уменьшает напряжение до 132 или 66 кВ. Вторичная редукционная подстанция. Питание от одной или нескольких линий 132 или 66 кВ уменьшает напряжение до 20 кВ.
- Подъемная подстанция или первичная трансформаторная подстанция.
- Они расположены в местах, прилегающих к генерирующим установкам.
- Их задача - поднять напряжение генерации на транспортное напряжение.
- Первичная восстанавливающая подстанция.
Для различных радиаторов отопления количество секций на 1 м2 разное. Это объясняется разной тепловой мощностью. Также на число секторов батареи влияют особенности помещения, которое может иметь площадь, равную 12 кв. м.
Рассчитать число секций на 1 кв. м можно по вышеуказанной формуле. Однако в ней не нужно использовать площадь помещения. Если взять во внимание описанное условие, без учета S Q будет составлять 100 * 1 * 1 * 1 * 1,3 * 1,1 * 0,8 / 200 = 0,572 секции/кв. м. Далее для определения общей цифры нужно 0,572 умножить на 12.
Они установлены внутри зданий. Это решение принято на вторичных трансформаторных подстанциях, поскольку, используя меньшее напряжение, оно позволяет уменьшить пространство, занимаемое подстанцией. Эта система обеспечивает очень важное сокращение пространства, а ее модульная форма позволяет более поздние расширения.
Установите в том же месте, что и электрическое распределительное устройство и здания, необходимые для выполнения любой из следующих функций. Трансформация напряжения. Компенсация коэффициента мощности. Соединение двух или более цепей. То, что коммутационная подстанция используется для соединения между двумя или несколькими схемами и их маневрами, а трансформаторная подстанция предназначена для преобразования электрической энергии одним или несколькими трансформаторами.
Расчет числа секций в зависимости от объема
Расчет проводят по такой формуле:
Q = V * 41 * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 / P,
где V представляет собой объем помещения, а остальные показатели имеют те же значения, что и в вышеуказанной формуле.
В качестве примера для этого расчета послужит помещение с такими же особенностями, которые имеет указанная выше комната. Правда, площадь уже составляет 18 м2, высота — 3,4 м, а теплоотдача – 0,18 кВт.
Он организован в модулях, чтобы облегчить анализ функций, которые будут разработаны каждым из его элементов. Состоит из притока воздушной или подземной линии, а также оборудования для контроля, защиты и отключения электрической цепи, таких как: трансформаторы тока, переключатели, линейные заземляющие переключатели, блокирующие катушки.
Это узел, где источник питания и распределение энергии выполняются на одном уровне напряжения и содержат изоляторы и стержни. Состоит из силовой передачи или автомата, режущего устройства и вспомогательных систем защиты трафа. Конденсаторные банки, балласты и т.д.
В комнате с площадью 18 м2 нужно поставить такое количество секций:
Q = 61,2 * 41 * 1 * 1 * 1 * 1,3 * 1,1 * 0,8 / 180 = 15,94 , то есть 16.
Наиболее оптимальным решением для комнаты с площадью в 18 кв. м является установка 2 батарей с 8 секциями. Мощность каждой такой батареи будет составлять 1,44 кВт.
Биметаллические радиаторы чаще всего приобретаются для установки в городских квартирах, где ими заменяют старые чугунные батареи, доставшиеся в наследство от времен развитого социализма. Для того чтобы новый отопительный прибор обогревал помещение не хуже своего предшественника, требуется обеспечить соответствие его габаритов размерам имеющегося установочного места и правильно рассчитать необходимое количество секций.
Быстрый способ расчета количества секций
Расчет количества секций биметаллических радиаторов при замене ими чугунных батарей можно провести, исходя из следующих соображений:
- Теплоотдача биметаллической батареи немного выше, чем чугунной (при температуре теплоносителя в 90 °С средние значения равны 200 и 180 Вт соответственно);
- Если новая батарея будет греть немного лучше старой, это очень даже неплохо;
- С течением времени эффективность работы радиаторов несколько снижается из-за засорения внутренней поверхности отложениями продуктов взаимодействия металла и теплоносителя.
Приведенные нами факты говорят о том, что количество секций биметаллического радиатора должно быть таким же, как и у предыдущего чугунного. На практике часто устанавливают на одну-две секции больше, чтобы создать запас на будущее с учетом последнего пункта проделанного выше анализа.
Методы оценки теплоотдачи по габаритам помещения
Если вы устанавливаете батарею отопления в новое помещение или хотите проверить выводы предыдущего раздела, можно произвести расчет количества секций, вычислив необходимую тепловую мощность радиатора.
Расчет по площади
Существуют сантехнические нормы, которые определяют минимальную одного квадратного метра жилой площади. Для средней полосы России эта цифра составляет 100 Вт.
Считаем площадь нашего помещения, перемножая его длину и ширину. После этого умножаем ее на 100 Вт и делим на теплоотдачу одной секции.
K = 3*4*100/200 = 6.
Здесь теплоотдачу секции радиатора мы взяли равной 200 Вт.
Расчет по площади имеет ряд недостатков:
- Достоверные результаты можно получить для помещений с высотой потолков не более 3 м;
- Не учитываются особенности комнаты: количество окон, степень утепления и т. д;
- Результаты справедливы для средней полосы России.
Расчет по объему
Более точную оценку можно получить, проведя расчет с учетом всех трех измерений отапливаемого помещения, т. е. его объема. Алгоритм вычислений здесь примерно такой же, только за основу берутся данные о мощности отопления на 1 м 3 . Те же самые нормы устанавливают эту величину равной 41 Вт.
- Объем помещения V = 3*4*2,7=32,4 м 3 .
- Мощность батареи P = 32,4*41=1328,4 Вт.
- Количество секций K=1328,4/20 = 6,64.
Мы видим, что согласно объемному методу нужно 7 секций. Поэтому делаем вывод, что расчет биметаллических радиаторов объемным методом дает более точный результат.
Поправочные коэффициенты
Расчет количества секций приведенными выше способами применим для средней полосы России и для некоторого обобщенного помещения со средними условиями утепления. На практике для уточнения результатов применяют ряд поправочных коэффициентов:
- Для угловой комнаты результат умножается на 1,3;
- Для разных регионов есть свои дополнительные коэффициенты, например, для Крайнего Севера это 1,6;
- В зависимости от места установки радиатора нужно учесть дополнительные потери: декоративный экран отбирает около 25% тепла, а в нише под подоконником теряется еще 7% энергии;
- Каждое дополнительное окно добавляет еще 100 Вт, а дверь – 200 Вт.
Для частных домов полученный результат нужно умножить еще на 1,5. Это делается для того, чтобы учесть наличие холодного чердака и внешних стен. Однако, как мы уже отмечали, биметаллические батареи в частных домах практически не применяются из-за своей относительной дороговизны по сравнению, например, с алюминиевыми радиаторами.
Эффективная мощность батарей
Необходимо сделать еще ряд замечаний относительно процесса расчета радиаторов.
Все значения мощности батарей указываются производителями для определенных параметров устройства системы отопления. Основной характеристикой, которую необходимо учитывать при выборе биметаллических батарей, является тепловой напор.
Не вдаваясь в технические подробности, скажем, что тепловой напор характеризует степень нагрева теплоносителя и качество отопления.
Чаще всего в паспортах радиаторов приводится значение мощности секции для теплового напора 60 °С. Он соответствует температуре теплоносителя в 90 °С. В старых домах, где во многих квартирах еще сохранились чугунные батареи, это соответствует реалиям. Однако в новостройках в последнее время внедряются более современные технологии, позволяющие использовать менее нагретый теплоноситель. Тепловой напор в таких системах может быть равен 30 или 50 °С.
Если вам нужно рассчитать радиатор, то полученную приведенными выше способами мощность нужно умножить на реальный тепловой напор и разделить на паспортный. Обычно эффективная мощность биметаллических радиаторов при этом становится меньше.
Обязательно имейте в виду, что при подсчете количества секций вам необходимо подставлять во все формулы именно эффективную мощность, пересчитанную на ваш тепловой напор.
Итак, для того чтобы посчитать, сколько секций биметаллического радиатора вам необходимо купить, воспользуйтесь довольно простыми формулами, которые дают относительно точную оценку. Единственная тонкость в этом вопросе – правильно учесть мощность секции относительно вашей системы отопления. Надеемся, что с помощью нашей статьи вы сделаете это правильно, и не будете мерзнуть холодными промозглыми вечерами.
Загрузка...