Výpočet výkonu radiátorů

O výpočtu výkonu radiátoru

Výpočet výkonu radiátoru v místnosti určuje návrhovou tepelnou ztrátu místnosti a vypočítává počet článků nebo celých radiátorů potřebných k její kompenzaci. Výpočet zohledňuje rozměry místnosti, venkovní stěny, okna, venkovní dveře, strop, podlahu, výměnu vzduchu a vnitřní i venkovní teplotu. Lze jej použít pro výpočet potřebného výkonu a počtu hliníkových, bimetalových, ocelových a litinových radiátorů podle plochy, objemu, úrovně tepelné izolace a teplotního režimu otopné soustavy.

Po stanovení potřebného tepelného výkonu se jmenovitý výkon radiátoru přepočítá podle zvolené teploty přívodu a zpátečky. Výsledek se zobrazuje ve W, kW a BTU/h a také jako měrné tepelné zatížení na 1 m² podlahové plochy a na 1 m³ objemu místnosti.

Orientační hodnoty a doporučení

Geometrie místnosti a venkovní stěny

Podlahová plocha a objem místnosti. Podlahová plocha se vypočítává z délky místnosti L a šířky B, zatímco objem místnosti zahrnuje také výšku stropu H:

A = L × B

V = L × B × H

Rozměry se zadávají v metrech, takže plocha A vychází v m² a objem V v m³.

Plocha venkovních stěn. U obdélníkové místnosti se používá skutečná délka označených venkovních stran. Pokud jsou například venkovní stěny dlouhé 6 m a 4 m, výpočtový venkovní obvod je 10 m. Pokud jsou venkovní všechny čtyři stěny, použije se celý obvod místnosti. Pokud místnost nemá žádnou venkovní stěnu, tepelné ztráty stěnami, okny a venkovními dveřmi se považují za nulové.

Celková plocha venkovních stěn se vypočítá jako součin venkovního obvodu a výšky místnosti. Poté se odečte plocha oken a předpokládaná plocha venkovních dveří:

Awall = Pext × H - Awindow - Adoor

Okna a dveře se proto podruhé nezapočítávají do plochy stěn. Pokud je jejich souhrnná plocha větší než dostupná plocha venkovních stěn, výsledek se nevypočítá, dokud nejsou vstupní údaje opraveny.

Tepelné ztráty konstrukcemi

Princip výpočtu. Tepelné ztráty stěnami, okny, venkovními dveřmi, stropem a podlahou vycházejí z plochy konstrukce, zvoleného součinitele prostupu tepla a rozdílu vnitřní a venkovní teploty:

Q = U × A × ΔT

Q je tepelná ztráta ve W, U je součinitel prostupu tepla nebo efektivní výpočtový součinitel ve W/(m²·K), A je plocha v m² a ΔT je rozdíl teplot v K. Rozdíl teplot vyjádřený v K má stejnou číselnou hodnotu jako odpovídající rozdíl v °C.

Venkovní stěny. Pro zjednodušené úrovně tepelné izolace se používají následující součinitele:

• slabá izolace / starší budova - U = 1,30 W/(m²·K);
• střední izolace - U = 0,60 W/(m²·K);
• dobrá izolace / moderní budova - U = 0,25 W/(m²·K).

Okna. Jeden součinitel se použije pro celou zadanou plochu oken:

• starší okna s vysokými tepelnými ztrátami - U = 2,80 W/(m²·K);
• moderní okna s izolačním dvojsklem - U = 1,40 W/(m²·K);
• moderní energeticky úsporná okna - U = 0,90 W/(m²·K).

Venkovní dveře. Protože se nezadávají samostatné rozměry dveří, používají se typické výpočtové plochy a součinitele U:

• zateplené jednokřídlé venkovní dveře - 2,0 m², U = 1,40 W/(m²·K);
• zateplené dvoukřídlé venkovní dveře - 4,0 m², U = 1,40 W/(m²·K);
• nezateplené venkovní dveře - 2,0 m², U = 3,00 W/(m²·K);
• prosklené jednokřídlé venkovní dveře - 2,0 m², U = 1,60 W/(m²·K);
• prosklené dvoukřídlé nebo terasové dveře - 4,0 m², U = 1,60 W/(m²·K).

Strop a podlaha

Strop. Tepelná ztráta se vypočítává z celé plochy místnosti. Pokud je nad místností vytápěný prostor, součinitel se považuje za 0. V ostatních případech se používá U = 0,18 W/(m²·K) pro dobře zateplenou střechu nebo půdu, U = 0,35 pro střední úroveň izolace střechy nebo půdy a U = 0,90 pro slabou izolaci nebo studenou půdu.

Podlaha. Kalkulačka používá zjednodušené efektivní součinitele, které představují celkovou tepelnou ochranu spodní hranice místnosti, nikoli pouze materiál podlahové konstrukce:

• vytápěná místnost pod podlahou - 0;
• nevytápěný sklep nebo garáž pod podlahou - 0,35 W/(m²·K);
• dobrá tepelná izolace podlahy - 0,20 W/(m²·K);
• střední tepelná izolace podlahy - 0,40 W/(m²·K);
• slabá tepelná izolace podlahy nebo bez izolace - 0,80 W/(m²·K).

V tomto zjednodušeném výpočtu se uvedené hodnoty vztahují na celou plochu podlahy a na celkový rozdíl mezi vnitřní a venkovní teplotou.

Výměna vzduchu a infiltrace

Tepelné ztráty větráním. Teplo potřebné k ohřevu přiváděného venkovního vzduchu se vypočítává z objemu místnosti V a intenzity výměny vzduchu n:

Qair = 0,34 × n × V × ΔT

Součinitel 0,34 představuje objemovou tepelnou kapacitu vzduchu při průtoku vyjádřeném v m³/h. Intenzita výměny vzduchu n udává, kolikrát za hodinu se vymění objem vzduchu odpovídající objemu místnosti. Například n = 0,5 znamená, že za jednu hodinu pronikne množství vzduchu odpovídající polovině objemu místnosti.

Kalkulačka používá hodnoty 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,5 a 2,0 h^-1. Hodnota přibližně 0,5 h^-1 se často používá jako obecný orientační údaj pro běžnou obytnou místnost. Nižší hodnoty odpovídají omezené výměně vzduchu, zatímco 1,0 h^-1 a více znamená intenzivnější větrání nebo výraznější infiltraci.

Celková tepelná ztráta místnosti

Celkové tepelné zatížení. Všechny vypočtené složky tepelných ztrát se sečtou:

Qtotal = Qwall + Qwindow + Qdoor + Qceiling + Qfloor + Qair

Výsledná hodnota Q_total představuje požadovaný návrhový výkon otopných těles ve W. Kalkulačka také určuje měrné zatížení Q_total/A ve W/m² a objemové zatížení Q_total/V ve W/m³. Pro převod na BTU/h se používá vztah 1 W = 3,41214 BTU/h.

Přepočet výkonu radiátoru

Jmenovitý výkon. Výkon radiátoru se běžně udává pro definovaný teplotní rozdíl. Kalkulačka používá jako referenční bod jmenovitý výkon při ΔT = 50 K. Pokud je k dispozici výrobcem udávaný výkon konkrétního modelu radiátoru, doporučuje se zadat právě tuto hodnotu.

Jako počáteční orientační hodnoty se používá 170 W na článek u bimetalového radiátoru, 150 W u hliníkového radiátoru, 120 W u litinového radiátoru a 1000 W pro celý ocelový radiátor. Tyto hodnoty lze změnit.

Střední teplotní rozdíl. Kalkulačka určuje střední teplotní rozdíl ze zvolené teploty přívodu T_s, teploty zpátečky T_r a vnitřní teploty vzduchu T_i. Za běžných podmínek se používá aritmetický průměr:

ΔTm = (Ts + Tr)/2 - Ti

Pokud poměr (Tr - Ti)/(Ts - Ti) klesne pod 0,7, použije se místo toho logaritmický střední teplotní rozdíl:

ΔTm = (Ts - Tr) / ln((Ts - Ti)/(Tr - Ti))

Korekce výkonu. Jmenovitý výkon P₅₀ se přepočítá na skutečné provozní teploty pomocí následující mocninné závislosti:

P = P50 × (ΔTm/50)1,3

Exponent 1,3 se používá jako průměrná hodnota pro běžné otopné radiátory. Při nižších teplotách soustavy je proto skutečný výkon jednoho radiátoru nebo jednoho článku nižší než jeho jmenovitý výkon při ΔT50.

Počet článků radiátoru. U článkových radiátorů se celkové tepelné zatížení vydělí korigovaným výkonem jednoho článku. U ocelového radiátoru se používá výkon celého radiátoru. Výsledek se vždy zaokrouhluje nahoru na celé číslo:

N = ceil(Qtotal/P)

Celkový výkon zvoleného počtu radiátorů nebo článků je N × P, takže není nižší než vypočtená tepelná ztráta místnosti.

Související evropské normy

EN 12831-1 „Energetická náročnost budov - Metoda výpočtu návrhového tepelného výkonu - Část 1: Tepelný výkon pro vytápění prostorů“. Tato norma souvisí s obecnou metodikou výpočtu tepelných ztrát prostupem a větráním. Kalkulačka používá zjednodušenou podobu těchto principů s předem stanovenými reprezentativními součiniteli.

EN ISO 6946 „Stavební prvky a stavební konstrukce - Tepelný odpor a součinitel prostupu tepla - Výpočtové metody“. Norma popisuje stanovení součinitele prostupu tepla U stavebních konstrukcí. V této kalkulačce uživatel volí reprezentativní úroveň tepelné izolace místo zadávání jednotlivých vrstev konstrukce.

EN 442-1 „Otopná tělesa a konvektory - Část 1: Technické specifikace a požadavky“. Tato norma souvisí s deklarováním a stanovením tepelného výkonu radiátorů. Pro co nejpřesnější výpočet radiátoru použijte jmenovitý výkon konkrétního modelu při ΔT50.

FAQs

Proč se vypočtený výkon radiátoru liší od jmenovitého výkonu?

Jmenovitý výkon radiátoru se obvykle uvádí pro definovaný teplotní rozdíl, například ΔT50. Pokud jsou teploty přívodu a zpátečky nižší, zmenší se rozdíl mezi teplotou radiátoru a vzduchu v místnosti, a tím se sníží i skutečný tepelný výkon. Kalkulačka tuto korekci provádí automaticky.

Proč je důležité určit, které stěny jsou venkovní?

U obdélníkové místnosti mohou mít jednotlivé stěny různou délku. Venkovní stěna dlouhá 6 m má při stejné výšce a úrovni izolace větší plochu pro přenos tepla než stěna dlouhá 4 m. Označení skutečných venkovních stěn proto poskytuje přesnější výpočet výkonu radiátoru než použití pouze jejich počtu.

Jakou intenzitu výměny vzduchu mám zvolit?

Hodnota 0,5 h^-1 je praktickým výchozím bodem pro běžnou obytnou místnost. Hodnoty kolem 0,3 představují omezenou výměnu vzduchu, zatímco 0,8-1,0 a více jsou vhodnější při intenzivnějším větrání nebo výraznějším pronikání venkovního vzduchu.

Mám k vypočtenému počtu článků radiátoru přidat další rezervu?

Kalkulačka již zaokrouhluje potřebný počet článků nebo celých radiátorů nahoru, takže výsledný instalovaný výkon není nižší než vypočtená tepelná ztráta. Dodatečná libovolná rezerva obvykle není nutná, pokud jsou realisticky zadány teploty, úroveň tepelné izolace a jmenovitý výkon radiátoru.

Proč je při nižší teplotě vody potřeba více článků radiátoru?

Nižší teploty přívodu a zpátečky snižují teplotní rozdíl mezi radiátorem a vzduchem v místnosti. Stejný radiátor proto při režimu 55/45 °C předává výrazně méně tepla než při 75/65 °C. Pro pokrytí stejné tepelné ztráty místnosti je proto potřeba více článků nebo radiátor s vyšším jmenovitým výkonem.