La dissipation réelle de la chaleur de divers types de radiateurs de chauffage est souvent discutée lors des forums de construction. Les participants se demandent quelles batteries sont les meilleures en termes de performances thermiques - panneaux en fonte, aluminium ou acier. Pour clarifier ce problème, il est proposé de calculer la puissance des différents appareils de chauffage et de comparer les radiateurs pour le transfert de chaleur.
Comment calculer correctement la dissipation thermique réelle des batteries
Tout d'abord, étudiez la fiche technique de la batterie. Vous y trouverez certainement les paramètres d'intérêt - la puissance thermique d'une section ou d'un radiateur à panneaux entiers d'une certaine taille. Ne vous précipitez pas pour admirer les excellentes performances des radiateurs en aluminium ou bimétalliques, le chiffre indiqué dans le passeport n'est pas définitif et doit être ajusté, pour lequel vous devez calculer le transfert de chaleur.
Jugement erroné: la puissance des radiateurs en aluminium est la plus élevée, car le transfert de chaleur du cuivre et de l'aluminium est le meilleur parmi les métaux. La conductivité thermique de l'aluminium est vraiment élevée, mais le processus de transfert de chaleur dépend de nombreux facteurs. Deuxième nuance: les appareils de chauffage sont en silumin - un alliage d'aluminium avec du silicium, dont les performances sont bien inférieures.
Le transfert de chaleur spécifié dans le passeport du réchauffeur correspond à la vérité lorsque la différence entre la température moyenne du liquide de refroidissement (tclassement + tretour) / 2 et l'air ambiant est à 70 ° С. La valeur est appelée tête de température, notée Δt. Formule de règlement:
Remplacez la valeur connue de la tête de température et obtenez l'équation suivante:
(tclassement + tretour) / 2 - tair = 70 ° C
Référence. Dans la documentation des produits de diverses sociétés, le paramètre Δt peut être désigné différemment: dt, DT, et parfois il est simplement écrit "à une différence de température de 70 ° C".
Quel transfert de chaleur obtiendrons-nous si la documentation d'un radiateur bimétallique indique: la puissance thermique d'une section est de 200 W à DT = 70 ° C? La même formule aidera à comprendre, nous y substituons la valeur de la température ambiante +22 ° C et effectuons le calcul dans l'ordre inverse:
(tclassement + tretour) = (70 + 22) x 2 = 184 ° С
Sachant que la différence de température dans les canalisations d'alimentation et de retour ne doit pas dépasser 20 ° C, nous déterminons leurs valeurs comme suit:
- talimentation = 184/2 + 10 = 102 ° C;
- tretour = 184/2 - 10 = 82 ° C
Il est maintenant clair qu'une section du radiateur bimétallique de l'exemple fournira 200 watts de chaleur, à condition que l'eau dans le tuyau d'alimentation soit chauffée à 102 ° C et que la température de l'air dans la pièce atteigne +22 ° C.
La première condition n'est pas réalisable, car les chaudières domestiques modernes sont chauffées à 80 ° C (maximum). Cela signifie que la section du radiateur n'abandonnera jamais les 200 watts de chaleur déclarés. Et la température du liquide de refroidissement dans le système d'une maison privée dépasse rarement 70 ° C, puis DT = 38 ° C, et non 70 degrés. Autrement dit, le transfert de chaleur réel de l'appareil est deux fois inférieur à celui du passeport.
La procédure de calcul du transfert de chaleur
Ainsi, la puissance réelle de la batterie de chauffage est bien inférieure à celle déclarée, mais pour sa sélection, il est nécessaire de comprendre combien. Il existe un moyen simple pour cela: appliquer un coefficient de réduction à la valeur de passeport de la puissance thermique du chauffage. Voici un tableau des coefficients par lesquels le transfert de chaleur déclaré du radiateur est multiplié, en fonction de la valeur actuelle de DT:
L'algorithme de calcul du transfert de chaleur réel des appareils de chauffage pour vos conditions individuelles est le suivant:
- Déterminez quelle devrait être la température dans la maison et l'eau dans le système.
- Remplacez ces valeurs dans la formule et calculez votre tête de température Δt.
- Trouvez dans le tableau le coefficient correspondant au DT trouvé.
- Multipliez la valeur de passeport du transfert de chaleur de la batterie par celle-ci.
- Comptez le nombre de sections ou d'appareils de chauffage entiers pour chauffer une pièce.
Dans l'exemple ci-dessus, la puissance thermique d'une section d'un radiateur bimétallique sera de 200 W x 0,48 = 96 W. Environ 1000 W de chaleur ou 1000/96 = 10,4 ≈ 11 sections seront utilisés pour chauffer une pièce de 10 m² (arrondi).
Le tableau présenté et le calcul du transfert de chaleur des batteries doivent être utilisés lorsque Δt égal à 70 ° С est indiqué dans la documentation. Mais il arrive que les entreprises manufacturières donnent la puissance du radiateur pour d'autres conditions, par exemple, à Δt = 50 ° С. Ensuite, vous ne pouvez pas utiliser les coefficients, il est plus facile de composer le nombre requis de sections en fonction de la caractéristique du passeport, ne prenez leur numéro qu'avec une marge et demie.
Référence. De nombreux fabricants indiquent des valeurs de transfert de chaleur dans ces conditions de fonctionnement: talimentation = 90 ° C, tretour = 70 ° C, tair = 20 ° C, ce qui correspond juste à Δt = 50 ° C.
Comparaison de la puissance thermique
Si vous avez étudié attentivement la section précédente, vous devez comprendre que le transfert de chaleur est très influencé par les températures de l'air et du caloporteur, et ces paramètres dépendent peu du radiateur lui-même. Mais il y a un troisième facteur - la surface d'échange thermique, ici la conception et la forme du produit jouent un grand rôle. Une comparaison claire d'un radiateur à panneaux en acier avec une batterie en fonte ne fonctionnera pas, leurs surfaces sont trop différentes.
Le quatrième facteur affectant le transfert de chaleur est le matériau à partir duquel le chauffage est fabriqué. Comparez-vous: 5 sections d'un radiateur en aluminium GLOBAL VOX d'une hauteur de 600 mm donneront 635 watts à DT = 50 ° C. Une batterie rétro en fonte DIANA (GURATEC) pour 5 sections de la même hauteur ne transférera que 530 W dans la pièce dans des conditions similaires (Δt = 50 ° C). Ces données sont publiées sur les sites officiels des fabricants.
Remarque. Les caractéristiques de puissance des radiateurs en aluminium et bimétalliques diffèrent peu, il est inutile de les comparer.
Vous pouvez essayer de comparer l'aluminium avec un radiateur à panneaux en acier en prenant la taille de cadre la plus proche adaptée aux dimensions. La longueur de la batterie de 5 sections en aluminium de GLOBAL avec une hauteur de 600 mm sera d'environ 400 mm, ce qui correspond à un panneau en acier KERMI 600 x 400.
Même si nous prenons un panneau en acier à trois rangées (type 30), nous obtenons 572 W à Δt = 50 ° C contre 635 W pour l'aluminium à 5 sections. Notez également que le radiateur GLOBAL VOX est beaucoup plus mince, la profondeur de l'appareil est de 95 mm et les panneaux KERMI sont presque 160 mm. Autrement dit, le transfert de chaleur élevé des profilés en aluminium permet de réduire les dimensions du radiateur.
Dans un système de chauffage individuel d'une maison privée, des batteries de même puissance, faites de métaux différents, fonctionneront différemment. Par conséquent, la comparaison est tout à fait prévisible:
- Les produits bimétalliques et en aluminium se réchauffent rapidement et se refroidissent. Donnant plus de chaleur sur une période de temps, ils refroidissent plus fortement l'eau renvoyée dans le système.
- Les radiateurs à panneaux en acier occupent une position moyenne, car ils transfèrent la chaleur moins intensément. Mais ils sont moins chers et plus faciles à installer.
- Les plus inertes et les plus chers sont les réchauffeurs en fonte, ils se caractérisent par un chauffage et un refroidissement longs, ce qui entraîne un léger retard dans le contrôle automatique du flux de liquide de refroidissement par les têtes thermostatiques.
La conclusion est simple: quel que soit le matériau du radiateur. L'essentiel est de choisir la bonne batterie pour la puissance et la conception qui convient à l'utilisateur. En général, à titre de comparaison, cela ne fait pas de mal de se familiariser avec toutes les nuances du fonctionnement d'un appareil particulier, ainsi que l'endroit où il est préférable d'installer.
Comparaison par d'autres caractéristiques
Une caractéristique des performances de la batterie - l'inertie - a déjà été mentionnée ci-dessus. Mais pour que la comparaison des radiateurs de chauffage semble objective, en plus du transfert de chaleur, d'autres paramètres importants doivent être pris en compte:
- pression de travail et maximale du caloporteur;
- quantité d'eau fermée;
- poids.
La limitation de la pression de travail détermine s'il est possible d'installer un dispositif de chauffage dans des bâtiments à plusieurs étages, où la hauteur de montée d'eau par les pompes du réseau peut atteindre des centaines de mètres. Le paramètre ne joue pas de rôle pour les maisons privées, où la pression dans le système est faible, un maximum de 3 bar.
Une comparaison de la capacité des radiateurs peut donner une idée de la quantité totale d'eau dans le réseau qui devra être chauffée. Eh bien, la masse du produit est importante lors du choix de l'emplacement d'installation et de la méthode de montage de la batterie.
À titre d'exemple, un tableau comparatif des caractéristiques de différents radiateurs de chauffage de même taille est présenté ci-dessous:
Remarque. Dans le tableau, un radiateur de 5 sections est accepté pour 1 unité, sauf pour l'acier, qui est un panneau unique.
Conclusion
Si nous comparons les produits d'un large éventail de fabricants, il se révélera toujours que les radiateurs en aluminium occupent la première place en termes de transfert de chaleur et d'autres caractéristiques. Les bimétalliques gagnent par la pression de travail, mais ils coûtent plus cher, il n'est pas toujours conseillé de les acheter. Les batteries en acier sont plutôt une option économique, mais celles en fonte, au contraire, sont destinées aux connaisseurs. Si vous ne tenez pas compte du prix des "accordéons" soviétiques en fonte MC140, les radiateurs rétro sont les plus chers de tous les existants.