Výpočet topných radiátorů: jak vypočítat potřebný počet a výkon radiátorů

Správně navržený topný systém zajistí v bydlení požadovanou teplotu a ve všech místnostech bude za každého počasí příjemně. Abyste však předali teplo vzdušnému prostoru obytných místností, musíte znát potřebný počet radiátorů, že?

Zjistit to pomůže výpočet otopných těles, založený na výpočtech tepelného výkonu požadovaného od instalovaných topných zařízení.

Nikdy jste takové výpočty nedělali a bojíte se, že uděláte chybu? Pomůžeme vám zorientovat se ve vzorcích – v článku je podrobný algoritmus výpočtu, jsou rozebrány hodnoty jednotlivých koeficientů používaných v procesu výpočtů.

Abyste se snáze zorientovali v jemnostech výpočtu, vybrali jsme tematické fotografické materiály a užitečná videa vysvětlující princip výpočtu výkonu topných zařízení.

Zjednodušený výpočet kompenzace tepelných ztrát

Jakékoli výpočty se zakládají na určitých principech. Základem výpočtů požadovaného tepelného výkonu radiátorů je pochopení, že dobře fungující topná zařízení musí plně kompenzovat tepelné ztráty, které vznikají při jejich provozu v důsledku vlastností vytápěných místností.

Pro obytné místnosti v dobře zatepleném domě, který se nachází v mírném klimatickém pásmu, bude v některých případech vyhovovat zjednodušený výpočet kompenzace tepelných úniků.

Pro takové místnosti se výpočty zakládají na normativním výkonu 41 W, který je potřebný pro vytápění 1 m³ obytného prostoru.

Aby tepelná energie vyzařovaná topnými zařízeními byla směrována právě na vytápění místností, je třeba izolovat stěny, půdy, okna a podlahy.

Vzorec pro určení tepelného výkonu radiátorů potřebného k udržení optimálních životních podmínek v místnosti je následující:

Q = 41 × V,

kde V je objem vytápěné místnosti v krychlových metrech.

Získaný čtyřmístný výsledek lze vyjádřit v kilowattech, a to zkrácením podle výpočtu 1 kW = 1000 W.

Podrobný vzorec pro výpočet tepelného výkonu

Při podrobných výpočtech počtu a velikostí topných těles se obvykle vychází z relativního výkonu 100 W potřebného pro normální vytápění 1 m² určité standardní místnosti.

Vzorec pro stanovení požadovaného tepelného výkonu topných zařízení je následující:

Q = ( 100 x S ) x R x K x U x T x H x W x G x X x Y x Z

Násobitel S ve výpočtech není nic jiného než plocha vytápěné místnosti vyjádřená v metrech čtverečních.

Ostatní písmena představují různé korekční koeficienty, bez nichž by byl výpočet omezený.

Hlavní věcí při tepelných výpočtech je pamatovat na rčení “teplo kosti neláme” a nebát se chyby směrem k vyšším hodnotám.

Ani dodatečné výpočtové parametry však nemohou vždy odrážet veškerou specifičnost té či oné místnosti. Při pochybnostech o výpočtech se doporučuje upřednostnit ukazatele s vyššími hodnotami.

Je snazší později snížit teplotu radiátorů pomocí termostatických zařízení, než mrznout při nedostatku jejich tepelného výkonu.

Dále je podrobně rozebrán každý z koeficientů, které se účastní vzorce pro výpočet tepelného výkonu radiátorů.

Na konci článku jsou uvedeny informace o vlastnostech článkových radiátorů z různých materiálů a je zvažován postup výpočtu potřebného počtu článků a samotných radiátorů na základě základního výpočtu.

Orientace místností podle světových stran

I v nejmrazivějších dnech sluneční energie stále ovlivňuje tepelnou rovnováhu uvnitř obydlí.

Od orientace místností na tu či onu stranu závisí koeficient «R» vzorce pro výpočet tepelného výkonu.

1. Místnost s oknem na jih – R = 1,0. Během denního světla bude získávat maximální dodatečné vnější teplo v porovnání s ostatními místnostmi. Tato orientace se považuje za základní a dodatečný parametr je v tomto případě minimální.
2. Okno směřuje na západ – R = 1,0 nebo R = 1,05 (pro oblasti s krátkým zimním dnem). Tato místnost také stihne získat svou dávku slunečního světla. Slunce sice nahlédne dovnitř až k večeru, ale přesto je umístění takové místnosti výhodnější než východní a severní.
3. Místnost orientovaná na východ – R = 1,1. Vycházející zimní slunce jen stěží stihne řádně zvenčí ohřát takovou místnost. Pro výkon topných těles budou potřeba další Watty. Proto přidáme do výpočtu znatelnou korekci 10%.
4. Za oknem je pouze sever – R = 1,1 nebo R = 1,15 (nepochybí obyvatel severních šířek, který přidá dalších 15 %). V zimě taková místnost nevidí přímé sluneční paprsky vůbec. Proto se doporučuje výpočet požadovaného tepelného výkonu radiátorů také upravit o 10 % směrem nahoru.

Pokud v oblasti bydliště převládají větry určitého směru, je vhodné u místností s návětrnými stranami zvýšit R až o 20% v závislosti na síle větru (x1,1÷1,2) a u místností se stěnami rovnoběžnými se studenými proudy zvýšit hodnotu R o 10% (x1,1).

Místnosti orientované okny na sever a východ, stejně jako místnosti na návětrné straně, budou potřebovat výkonnější vytápění

Zohlednění vlivu vnějších stěn

Kromě stěny s oknem nebo okny v ní zabudovanými mohou mít i ostatní stěny místnosti kontakt s venkovním chladem.

Vnější stěny místnosti určují koeficient «K» výpočtového vzorce tepelného výkonu radiátorů:

• Přítomnost jedné venkovní stěny u místnosti je typickým případem. Zde je to s koeficientem jednoduché – K = 1,0.
• Dvě vnější stěny si pro vytápění místnosti vyžádají o 20 % více tepla – K = 1,2.
• Každá další vnější stěna přidává do výpočtů 10 % požadovaného tepelného výkonu. Pro tři venkovní stěny – K = 1,3.
• Přítomnost čtyř vnějších stěn u místnosti také přidává 10 % – K = 1,4.

V závislosti na vlastnostech místnosti, pro kterou se výpočet provádí, je třeba vzít odpovídající koeficient.

Závislost radiátorů na tepelné izolaci

Snížit rozpočet na vytápění vnitřního prostoru umožňuje kvalitně a spolehlivě izolované bydlení od zimního chladu, a to výrazně.

Stupni zateplení venkovních stěn podléhá koeficient «U», který snižuje nebo zvyšuje výpočtový tepelný výkon topných zařízení:

• U = 1,0 – pro standardní vnější stěny.
• U = 0,85 – pokud bylo zateplení venkovních stěn provedeno podle speciálního výpočtu.
• U = 1,27 – pokud vnější stěny nejsou dostatečně odolné proti chladu.

Za standardní se považují stěny z materiálů a tloušťky odpovídajících klimatu. A také stěny se sníženou tloušťkou, ale s omítnutým vnějším povrchem nebo s povrchovou venkovní tepelnou izolací.

Pokud to plocha místnosti umožňuje, lze provést zateplení stěn zevnitř. A způsob, jak chránit stěny před chladem zvenčí, se vždy najde.

Dobře zaizolovaný podle speciálního výpočtu rohový pokoj přinese značné procento úspor nákladů na vytápění celé obytné plochy bytu.

Klima – důležitý faktor výpočtů

Různé klimatické zóny mají různé ukazatele minimálně nízkých venkovních teplot.

Při výpočtu výkonu tepelného výkonu radiátorů je pro zohlednění teplotních rozdílů stanoven koeficient «T».

Podívejme se na hodnoty tohoto koeficientu pro různé klimatické podmínky:

• T = 1,0 do -20 °C.
• T = 0,9 pro zimy s mrazíkem do -15 °C
• T = 0,7 – do -10 °C.
• T = 1,1 pro mrazy do -25 °C,
• T = 1,3 – do -35 °C,
• T = 1,5 – pod -35 °C.

Jak vidíme z výše uvedeného seznamu, za normální se považuje zimní počasí do -20 °C. Pro oblasti s takovým nejmenším chladem se bere hodnota rovna 1.

Pro teplejší regiony tento výpočtový koeficient sníží celkový výsledek výpočtů. Zato pro oblasti s drsným klimatem se požadované množství tepelné energie od topných zařízení zvýší.

Zvláštnosti výpočtu pro vysoké místnosti

Je jasné, že ze dvou místností se stejnou plochou bude více tepla potřebovat ta, která má vyšší strop. Zohlednit ve výpočtech tepelného výkonu korekci na objem vytápěného prostoru pomáhá koeficient «H».

Na začátku článku bylo zmíněno jakési normativní místnosti. Tou se rozumí místnost se stropem na úrovni 2,7 metru a níže. Pro ni se bere hodnota koeficientu rovna 1.

Podívejme se na závislost koeficientu H na výšce stropů:

• H = 1,0 – pro stropy o výšce 2,7 metru.
• H = 1,05 – pro místnost s výškou do 3 metrů.
• H = 1,1 – pro pokoj se stropem do 3,5 metru.
• H = 1,15 – do 4 metrů.
• H = 1,2 – potřeba tepla pro vyšší místnost.

Jak vidíme, u místností s vysokými stropy je třeba do výpočtu přidat 5 % na každý půlmetr výšky, počínaje od 3,5 m.

Podle přírodního zákona teplý ohřátý vzduch stoupá vzhůru. Aby se celý jeho objem promíchal, topná zařízení se budou muset pořádně snažit.

Při stejné ploše místností může místnost s větším objemem vyžadovat dodatečný počet radiátorů připojených k topnému systému.

Výpočetní role stropu a podlahy

Ke snížení tepelného výkonu těles nevedou pouze dobře izolované vnější stěny. Strop, který přiléhá k vytápěné místnosti, také umožňuje minimalizovat ztráty při vytápění místnosti.

Koeficient «W» ve výpočtovém vzorci je právě k tomu, aby to zohlednil:

• W = 1,0 – pokud je nahoře umístěn například nevytápěný a neizolovaný půdní prostor.
• W = 0,9 – pro nevytápěný, ale izolovaný půdní prostor nebo jinou izolovanou místnost nahoře.
• W = 0,8 – pokud je o patro výše vytápěná místnost.

Ukazatel W lze upravovat směrem nahoru pro místnosti v přízemí, pokud se nacházejí na zemině, nad nevytápěným suterénem nebo prostorem pod základy. Pak budou čísla následující: podlaha izolovaná +20 % (×1,2); podlaha neizolovaná +40 % (×1,4).

Kvalita rámů – záruka tepla

Okna – kdysi slabé místo v tepelné izolaci obytného prostoru. Moderní rámy s izolačními dvojskly umožnily výrazně zlepšit ochranu místností před venkovním chladem.

Stupeň kvality oken ve vzorci pro výpočet tepelného výkonu popisuje koeficient «G».

Za základ výpočtu byl vzat standardní rám s jednokomorovým izolačním dvojsklem, jehož koeficient je 1.

Podívejme se na další možnosti použití koeficientu:

• G = 1,0 – rám s jednokomorovým izolačním dvojsklem.
• G = 0,85 – pokud je rám vybaven dvou- nebo tříkomorovým izolačním dvojsklem.
• G = 1,27 – pokud má okno starý dřevěný rám.

Pokud jsou tedy v domě staré rámy, budou tepelné ztráty značné. Proto budou zapotřebí výkonnější tělesa. V ideálním případě je vhodné takové rámy vyměnit, protože to jsou dodatečné náklady na vytápění.

Velikost okna má význam

Podle logiky lze tvrdit, že čím větší je počet oken v místnosti a čím rozsáhlejší je jejich výhled, tím citelnější jsou úniky tepla jimi. Koeficient «X» ze vzorce pro výpočet tepelného výkonu vyžadovaného od těles to právě odráží.

V místnosti s obrovskými okny by měly být i radiátory s počtem článků odpovídajícím velikosti a kvalitě rámů.

Normou je výsledek dělení plochy okenních otvorů plochou místnosti v rozmezí od 0,2 do 0,3.

Uvádíme základní hodnoty koeficientu X pro různé situace:

• X = 1,0 – při poměru od 0,2 do 0,3.
• X = 0,9 – pro poměr ploch od 0,1 do 0,2.
• X = 0,8 – při poměru do 0,1.
• X = 1,1 – pokud je poměr ploch od 0,3 do 0,4.
• X = 1,2 – když je od 0,4 do 0,5.

Pokud plocha okenních otvorů (například v místnostech s panoramatickými okny) překračuje uvedené poměry, je rozumné přidat k hodnotě X dalších 10 % při zvýšení poměru ploch o 0,1.

Dveře v místnosti, které se v zimě pravidelně používají k východu na otevřený balkon nebo lodžii, přinášejí své korekce do tepelné bilance. Pro takovou místnost je správné zvýšit X o dalších 30 % (x1,3).

Ztráty tepelné energie lze snadno kompenzovat kompaktní instalací kanálového vodního nebo elektrického konvektoru pod balkonovým vchodem.

Vliv zakrytí radiátoru

Samozřejmě, lépe předá teplo ten radiátor, který je méně obklopen různými umělými a přirozenými překážkami. Pro tento případ je vzorec pro výpočet jeho tepelného výkonu rozšířen o koeficient «Y», který zohledňuje provozní podmínky radiátoru.

Nejčastějším místem umístění topných těles je pod okenním parapetem. Při takovém umístění je hodnota koeficientu rovna 1.

Uvádíme typické situace umístění radiátorů:

• Y = 1,0 – přímo pod parapetem.
• Y = 0,9 – pokud je radiátor náhle zcela otevřený ze všech stran.
• Y = 1,07 – když je radiátor zakrytý horizontálním výstupkem stěny.
• Y = 1,12 – pokud je radiátor umístěný pod parapetem zakrytý předním krytem.
• Y = 1,2 – když je topné těleso obklopeno ze všech stran.

Stažené dlouhé husté závěsy jsou také příčinou ochlazení v místnosti.

Moderní design topných radiátorů umožňuje jejich provoz bez jakýchkoli dekorativních krytů – tím je zajištěn maximální tepelný výkon.

Účinnost připojení radiátorů

Na způsobu připojení radiátoru k vnitřnímu topnému rozvodu přímo závisí efektivita jeho provozu. Majitelé bydlení často obětují tento ukazatel ve prospěch krásy místnosti. Vzorec pro výpočet požadovaného tepelného výkonu to vše zohledňuje prostřednictvím koeficientu «Z».

Uvádíme hodnoty tohoto ukazatele pro různé situace:

• Z = 1,0 – zapojení radiátoru do celkového okruhu topného systému způsobem «diagonálně», což je nejvhodnější.
• Z = 1,03 – další, nejběžnější varianta připojení «z boční strany» kvůli malé délce přívodu.
• Z = 1,13 – třetí metoda „zdola z obou stran“. Díky plastovým trubkám se rychle ujala v nové výstavbě, i přes mnohem nižší účinnost.
• Z = 1,28 – další, velmi málo účinný způsob „zdola z jedné strany“. Zaslouží si pozornost pouze proto, že některé konstrukce radiátorů jsou vybaveny hotovými sestavami s připojením k jednomu bodu přívodního i vratného potrubí.

Zvýšit účinnost topných těles pomohou vestavěné odvzdušňovače, které včas ochrání systém před zavzdušněním.

Než schováte topné trubky do podlahy a použijete málo účinná připojení radiátorů, stojí za to vzpomenout si na stěny a strop.

Princip činnosti každého vodního topného zařízení se opírá o fyzikální vlastnosti horké kapaliny stoupat nahoru a po ochlazení se pohybovat dolů.

Proto se důrazně nedoporučuje používat připojení topných systémů k radiátorům, při kterých je přívodní potrubí dole a vratné nahoře.

Praktický příklad výpočtu tepelného výkonu

Výchozí údaje:

1. Rohový pokoj bez balkonu ve druhém patře dvoupatrového omítnutého domu z škvárových bloků v bezvětrné oblasti západní Sibiře.
2. Délka místnosti 5,30 m x šířka 4,30 m = plocha 22,79 m².
3. Šířka okna 1,30 m x výška 1,70 m = plocha 2,21 m².
4. Výška místnosti = 2,95 m.

Postup výpočtu:

Níže je uveden popis výpočtu počtu článků radiátorů a potřebného počtu baterií. Vychází z získaných výsledků tepelných výkonů s ohledem na rozměry předpokládaných míst instalace topných těles.

Bez ohledu na výsledky se doporučuje v rohových místnostech vybavit radiátory nejen parapetní výklenky. Baterie by měly být instalovány u „slepých“ vnějších stěn nebo v blízkosti rohů, které jsou nejvíce vystaveny promrzání vlivem venkovního chladu.

Měrný tepelný výkon sekcí radiátorů

Ještě před provedením celkového výpočtu požadovaného tepelného výkonu topných těles je nutné rozhodnout, z jakého materiálu budou rozebíratelné baterie instalovány v místnostech.

Výběr by měl vycházet z charakteristik topného systému (vnitřní tlak, teplota topného média). Zároveň je třeba nezapomínat na velmi rozdílnou cenu kupovaných výrobků.

O tom, jak správně vypočítat potřebné množství různých radiátorů pro vytápění, bude řeč dále.

Při teplonosné látce 70 °C mají standardní 500mm sekce radiátorů z různorodých materiálů nestejný měrný tepelný výkon «q».

1. Litina – q = 160 Watt (měrný výkon jedné litinové sekce). Radiátory z tohoto kovu jsou vhodné pro jakýkoli topný systém.
2. Ocel – q = 85 Watt. Ocelové trubkové radiátory mohou pracovat v nejnáročnějších provozních podmínkách. Jejich sekce jsou krásné ve svém kovovém lesku, ale mají nejnižší tepelný výkon.
3. Hliník – q = 200 Watt. Lehké, estetické hliníkové radiátory je třeba instalovat pouze do autonomních topných systémů, ve kterých je tlak menší než 7 atmosfér. Ale v tepelném výkonu nemají jejich sekce konkurenci.
4. Bimetal – q = 180 Watt. Vnitřnosti bimetalových radiátorů jsou vyrobeny z oceli a teploodvádějící povrch je z hliníku. Tyto radiátory vydrží všechny režimy tlaků a teplot. Měrný tepelný výkon sekcí z bimetalu je také na vysoké úrovni.

Uvedené hodnoty q jsou poměrně podmíněné a používají se pro předběžný výpočet. Přesnější údaje jsou obsaženy v technických listech zakoupených topných zařízení.

Výpočet počtu sekcí radiátorů

Demontovatelné radiátory z jakéhokoli materiálu jsou dobré v tom, že pro dosažení jejich vypočítaného tepelného výkonu lze přidávat nebo ubírat jednotlivé sekce.

Pro určení potřebného počtu «N» sekcí radiátorů z vybraného materiálu se drží vzorce:

N = Q / q,

Kde:

• Q = dříve vypočítaný požadovaný tepelný výkon zařízení pro vytápění místnosti,
• q = měrný tepelný výkon jednotlivé sekce předpokládaných radiátorů k instalaci.

Po výpočtu celkového potřebného počtu sekcí radiátorů v místnosti je třeba zjistit, kolik celkem radiátorů je třeba nainstalovat. Tento výpočet je založen na porovnání rozměrů předpokládaných míst instalace topných zařízení a rozměrů radiátorů s ohledem na připojení.

Prvky baterie se spojují vsuvkami s různosměrným vnějším závitem pomocí radiátorového klíče, současně se do spojů vkládají těsnění.

Pro předběžné výpočty se můžete vyzbrojit údaji o šířce sekcí různých radiátorů:

• litinových = 93 mm,
• hliníkových = 80 mm,
• bimetalických = 82 mm.

Při výrobě rozebíratelných radiátorů z ocelových trubek se výrobci nedrží určitých norem. Pokud si přejete takové baterie nainstalovat, je třeba k otázce přistupovat individuálně.

Také můžete využít naší bezplatné online kalkulačky pro výpočet počtu sekcí:

Zvýšení účinnosti přenosu tepla

Při vytápění místnosti radiátorem dochází také k intenzivnímu ohřevu vnější stěny v oblasti za baterií. To vede k dalším neoprávněným ztrátám tepla.

Pro zvýšení účinnosti tepelného výkonu radiátoru se navrhuje oddělit topné těleso od vnější stěny tepelně odrážejícím štítem.

Trh nabízí mnoho moderních izolačních materiálů s fóliovým povrchem odrážejícím teplo. Fólie chrání teplý vzduch ohřátý baterií před kontaktem se studenou stěnou a směruje jej do místnosti.

Pro správnou funkci by okraje instalovaného reflektoru měly přesahovat rozměry radiátoru a z každé strany vyčnívat o 2-3 cm. Mezera mezi topným tělesem a povrchem tepelné ochrany by měla být ponechána o velikosti 3-5 cm.

Pro výrobu tepelně odrážejícího štítu lze doporučit Izospan, Penofol, Alufom. Z zakoupené role se vyřízne obdélník potřebných rozměrů a upevní se na stěnu v místě instalace radiátoru.

Upevnit štít odrážející teplo topného tělesa na stěnu je nejlepší pomocí silikonového lepidla nebo tekutých hřebíků.

Doporučuje se oddělit izolační desku od vnější stěny malou vzduchovou mezerou, například pomocí tenké plastové mřížky.

Pokud je reflektor sestaven z několika dílů izolačního materiálu, je nutné místa spojů ze strany fólie přelepit metalizovanou lepicí páskou.

Závěry a užitečné video k tématu

Malé filmy představí praktické ztělesnění některých inženýrských rad v domácnosti. V následujícím videu můžete vidět praktický příklad výpočtu topných radiátorů:

Změna počtu sekcí radiátorů je ukázána v tomto videu:

Následující video pojednává o tom, jak namontovat reflektor pod baterii:

Osvojené dovednosti výpočtu tepelného výkonu různých typů radiátorů vytápění pomohou domácímu kutilovi správně navrhnout otopnou soustavu. A domácí hospodyňky budou moci zkontrolovat správnost instalace baterií externími specialisty.

Zabývali jste se samostatným výpočtem výkonu baterií vytápění pro svůj dům? Nebo jste narazili na problémy vzniklé instalací málo výkonných topných zařízení? Podělte se o své zkušenosti s našimi čtenáři – zanechte prosím komentáře níže.