Calcolo dei radiatori di riscaldamento: come calcolare il numero e la potenza necessari dei termosifoni

Un sistema di riscaldamento ben progettato garantirà all'abitazione la temperatura necessaria e in tutte le stanze, con qualsiasi tempo, ci sarà comfort. Ma per trasferire il calore all'aria degli ambienti abitativi, è necessario conoscere il numero richiesto di batterie, non è vero?

A chiarire questo aiuterà il calcolo dei radiatori per riscaldamento, basato sui calcoli della potenza termica richiesta dagli apparecchi di riscaldamento da installare.

Non ha mai fatto tali calcoli e teme di sbagliare? La aiuteremo a districarsi tra le formule – nell'articolo viene esaminato un algoritmo dettagliato di calcolo, vengono analizzati i valori dei singoli coefficienti utilizzati nel processo di calcolo.

Per facilitarle la comprensione delle sottigliezze del calcolo, abbiamo selezionato materiali fotografici tematici e video utili che spiegano il principio del calcolo della potenza degli apparecchi di riscaldamento.

Calcolo semplificato della compensazione delle perdite di calore

Qualsiasi calcolo si basa su determinati principi. Alla base del calcolo della potenza termica richiesta delle batterie si pone la consapevolezza che gli apparecchi di riscaldamento funzionanti correttamente devono compensare completamente le perdite di calore che si verificano durante il loro funzionamento a causa delle caratteristiche degli ambienti riscaldati.

Per le stanze situate in una casa ben isolata, a sua volta situata in una zona climatica temperata, in alcuni casi sarà adatto un calcolo semplificato della compensazione delle dispersioni termiche.

Per tali ambienti, i calcoli si basano sulla potenza normativa di 41 W, necessaria per riscaldare 1 metro cubo di spazio abitativo.

Affinché l'energia termica irradiata dagli apparecchi di riscaldamento sia diretta proprio al riscaldamento degli ambienti, è necessario isolare pareti, solai, finestre e pavimenti.

La formula per determinare la potenza termica dei radiatori necessaria per mantenere nell'ambiente le condizioni ottimali di abitabilità è la seguente:

Q = 41 × V,

dove V è il volume dell'ambiente riscaldato in metri cubi.

Il risultato a quattro cifre ottenuto può essere espresso in kilowatt, riducendolo in base al calcolo 1 kW = 1000 W.

Formula dettagliata per il calcolo della potenza termica

Nei calcoli dettagliati del numero e delle dimensioni dei radiatori di riscaldamento, si parte di solito dalla potenza relativa di 100 W necessaria per il normale riscaldamento di 1 m² di un ambiente normativo.

La formula per determinare la potenza termica richiesta dagli apparecchi di riscaldamento è la seguente:

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

Il fattore S nei calcoli non è altro che la superficie dell'ambiente riscaldato, espressa in metri quadrati.

Le altre lettere sono vari coefficienti correttivi, senza i quali il calcolo sarebbe limitato.

L'importante nei calcoli termici è ricordare il proverbio “il caldo non rompe le ossa” e non avere paura di sbagliare per eccesso

Ma anche i parametri di calcolo aggiuntivi non sempre possono riflettere tutte le specificità di un ambiente. In caso di dubbi nei calcoli, si consiglia di preferire valori più alti.

È più facile in seguito abbassare la temperatura dei radiatori con l'aiuto di dispositivi di termoregolazione, piuttosto che congelare per la loro insufficiente potenza termica.

Di seguito viene analizzato in dettaglio ciascuno dei coefficienti coinvolti nella formula di calcolo della potenza termica dei radiatori.

Alla fine dell'articolo vengono fornite informazioni sulle caratteristiche dei radiatori componibili in diversi materiali, e viene esaminata la procedura per calcolare il numero necessario di elementi e dei radiatori stessi basandosi sul calcolo principale.

Orientamento delle stanze rispetto ai punti cardinali

Anche nei giorni più rigidi, l'energia solare influisce sull'equilibrio termico all'interno dell'abitazione.

Dall'orientamento delle stanze in una direzione o nell'altra dipende il coefficiente «R» della formula per il calcolo della potenza termica.

1. Camera con finestra a sud – R = 1,0. Durante il giorno riceverà il massimo calore esterno aggiuntivo rispetto alle altre stanze. Questo orientamento viene preso come base, e il parametro aggiuntivo in questo caso è minimo.
2. Finestra esposta a ovest – R = 1,0 o R = 1,05 (per aree con giornata invernale breve). Anche questa stanza riceverà la sua parte di luce solare. Il sole, sebbene vi faccia capolino verso sera, rende comunque la posizione di tale ambiente più vantaggiosa rispetto a quella orientale o settentrionale.
3. Stanza orientata a est – R = 1,1. È improbabile che il sole invernale nascente riesca a riscaldare adeguatamente dall'esterno un tale ambiente. Per la potenza dei radiatori saranno necessari Watt aggiuntivi. Di conseguenza, aggiungiamo al calcolo una correzione notevole del 10%.
4. La finestra è esposta solo a nord – R = 1,1 o R = 1,15 (non sbaglierà un abitante delle latitudini settentrionali, che aggiungerà un ulteriore 15%). In inverno, un tale ambiente non vede mai la luce solare diretta. Pertanto, si consiglia di correggere anche il calcolo della resa termica richiesta dai radiatori del 10% in aumento.

Se nella zona di residenza prevalgono venti di una determinata direzione, per le stanze con lati esposti al vento è consigliabile aumentare R fino al 20% in base all'intensità del vento (x1,1÷1,2), mentre per gli ambienti con pareti parallele alle correnti fredde, aumentare il valore R del 10% (x1,1).

Agli ambienti con finestre orientate a nord e a est, nonché alle stanze dal lato sopravvento, servirà un riscaldamento più potente

Considerazione dell'influenza delle pareti esterne

Oltre alla parete con la finestra o le finestre in essa incorporate, anche le altre pareti della stanza possono avere contatto con il freddo esterno.

Le pareti esterne dell'ambiente determinano il coefficiente «K» della formula di calcolo della potenza termica dei radiatori:

• La presenza di una sola parete esterna nell'ambiente è il caso standard. In questo caso, il coefficiente è semplice – K = 1,0.
• Due pareti esterne richiedono per il riscaldamento della stanza il 20% in più di calore – K = 1,2.
• Ogni parete esterna aggiuntiva aggiunge ai calcoli il 10% della potenza termica richiesta. Per tre pareti esterne – K = 1,3.
• La presenza di quattro pareti esterne aggiunge inoltre il 10% – K = 1,4.

In base alle caratteristiche del locale per cui si esegue il calcolo, è necessario prendere il coefficiente appropriato.

Dipendenza dei radiatori dall'isolamento termico

Un'abitazione isolata in modo corretto e affidabile dal gelo invernale permette di ridurre il budget per il riscaldamento degli ambienti interni, e in modo sostanziale.

Il grado di isolamento delle pareti esterne è soggetto al coefficiente «U», che riduce o aumenta la potenza termica calcolata degli apparecchi di riscaldamento:

• U = 1,0 – per pareti esterne standard.
• U = 0,85 – se l'isolamento delle pareti esterne è stato eseguito secondo un calcolo speciale.
• U = 1,27 – se le pareti esterne non sono sufficientemente resistenti al freddo.

Sono considerate standard le pareti realizzate con materiali e spessori adatti al clima. Nonché di spessore ridotto, ma con superficie esterna intonacata o con isolamento termico esterno superficiale.

Se lo spazio della stanza lo consente, è possibile effettuare l'isolamento delle pareti dall'interno. E per proteggere le pareti dal freddo dall'esterno, si trova sempre un modo.

Una stanza d'angolo ben isolata secondo un calcolo speciale darà una percentuale significativa di risparmio sui costi di riscaldamento dell'intera superficie abitativa dell'appartamento.

Il clima – un fattore importante dell'aritmetica

Diverse zone climatiche hanno diversi indicatori delle temperature minime esterne più basse.

Nel calcolo della potenza termica dei radiatori, per tenere conto delle differenze di temperatura, è previsto il coefficiente «T».

Consideriamo i valori di questo coefficiente per diverse condizioni climatiche:

• T = 1,0 fino a -20 °C.
• T = 0,9 per inverni con gelo fino a -15 °C
• T = 0,7 – fino a -10 °C.
• T = 1,1 per gelate fino a -25 °C,
• T = 1,3 – fino a -35 °C,
• T = 1,5 – sotto -35 °C.

Come si vede dall'elenco sopra, il clima invernale fino a -20 °C è considerato normale. Per le zone con questo freddo minimo, si prende un valore pari a 1.

Per le regioni più calde, questo coefficiente di calcolo ridurrà il risultato complessivo dei calcoli. Mentre per le aree dal clima rigido, la quantità di energia termica richiesta dagli apparecchi di riscaldamento aumenterà.

Particolarità del calcolo degli ambienti alti

È chiaro che di due stanze con la stessa superficie, quella con il soffitto più alto richiederà più calore. Il coefficiente «H» aiuta a tenere conto, nei calcoli della potenza termica, della correzione per il volume dello spazio riscaldato.

All'inizio dell'articolo è stato menzionato un certo locale normativo. Tale è considerata una stanza con un soffitto di 2,7 metri o inferiore. Per essa si prende un valore del coefficiente pari a 1.

Consideriamo la dipendenza del coefficiente H dall'altezza dei soffitti:

• H = 1,0 – per soffitti alti 2,7 metri.
• H = 1,05 – per ambienti alti fino a 3 metri.
• H = 1,1 – per una stanza con soffitto fino a 3,5 metri.
• H = 1,15 – fino a 4 metri.
• H = 1,2 – fabbisogno termico per un ambiente più alto.

Come si vede, per stanze con soffitti alti, nel calcolo si deve aggiungere il 5% per ogni mezzo metro di altezza, a partire da 3,5 m.

Per legge di natura, l'aria calda tende a salire. Per mescolare tutto il suo volume, gli apparecchi di riscaldamento dovranno lavorare come si deve.

A parità di superficie, una stanza di volume maggiore può richiedere una quantità aggiuntiva di radiatori collegati all'impianto di riscaldamento.

Ruolo del soffitto e del pavimento nel calcolo

A ridurre la potenza termica delle batterie non contribuiscono solo le pareti esterne ben isolate. Anche il soffitto a contatto con un ambiente caldo permette di minimizzare le perdite durante il riscaldamento della stanza.

Il coefficiente «W» nella formula di calcolo serve proprio a prevedere questo:

• W = 1,0 – se in alto si trova, ad esempio, un sottotetto non riscaldato e non isolato.
• W = 0,9 – per un sottotetto non riscaldato ma isolato, o per un altro ambiente isolato sopra.
• W = 0,8 – se al piano superiore la stanza è riscaldata.

Il valore di W può essere corretto in aumento per gli ambienti del primo piano, se si trovano sul terreno, sopra un seminterrato non riscaldato o uno spazio sottotetto. Allora i numeri saranno: pavimento isolato +20% (x1,2); pavimento non isolato +40% (x1,4).

La qualità dei telai – garanzia di calore

Le finestre – un tempo punto debole nell'isolamento termico degli spazi abitativi. I moderni serramenti con vetrocamera hanno permesso di migliorare notevolmente la protezione delle stanze dal freddo esterno.

Il grado di qualità delle finestre nella formula di calcolo della potenza termica è descritto dal coefficiente «G».

Come base di calcolo è stato preso un serramento standard con vetrocamera singola, il cui coefficiente è pari a 1.

Consideriamo altre varianti di applicazione del coefficiente:

• G = 1,0 – serramento con vetrocamera singola.
• G = 0,85 – se il serramento è dotato di vetrocamera doppia o tripla.
• G = 1,27 – se la finestra ha un vecchio serramento in legno.

Così, se in casa ci sono vecchi serramenti, le perdite di calore saranno significative. Pertanto, saranno necessari termosifoni più potenti. Idealmente, sarebbe opportuno sostituire tali serramenti, poiché comportano costi aggiuntivi per il riscaldamento.

La dimensione della finestra ha importanza

Seguendo la logica, si può affermare che maggiore è il numero di finestre in una stanza e più ampia è la loro superficie, più sensibili sono le perdite di calore attraverso di esse. Il coefficiente «X» della formula di calcolo della potenza termica richiesta dai termosifoni riflette proprio questo.

In una stanza con finestre enormi, i radiatori devono avere un numero di sezioni corrispondente alle dimensioni e alla qualità dei telai.

La norma è il risultato della divisione dell'area delle aperture delle finestre per l'area della stanza, compreso tra 0,2 e 0,3.

Presentiamo i valori principali del coefficiente X per diverse situazioni:

• X = 1,0 – con un rapporto da 0,2 a 0,3.
• X = 0,9 – per rapporti di superficie da 0,1 a 0,2.
• X = 0,8 – con un rapporto fino a 0,1.
• X = 1,1 – se il rapporto di superficie è compreso tra 0,3 e 0,4.
• X = 1,2 – quando è compreso tra 0,4 e 0,5.

Se invece la metratura delle aperture delle finestre (ad esempio, in ambienti con finestre panoramiche) esce dai limiti dei rapporti proposti, è ragionevole aggiungere un altro 10% al valore di X per ogni aumento di 0,1 del rapporto di superficie.

Una porta presente nella stanza, utilizzata regolarmente in inverno per accedere a un balcone aperto o a una loggia, introduce le proprie correzioni al bilancio termico. Per tale ambiente sarà corretto aumentare X di un altro 30% (x1,3).

Le perdite di energia termica sono facilmente compensate da una compatta installazione di un convettore canalizzato ad acqua o elettrico sotto l'ingresso del balcone.

Influenza della copertura della batteria

Naturalmente, il radiatore che è meno ostacolato da vari ostacoli artificiali e naturali cederà meglio il calore. In questo caso, la formula per calcolare la sua potenza termica è estesa con il coefficiente 'Y', che tiene conto delle condizioni di funzionamento del radiatore.

Il luogo più comune per i dispositivi di riscaldamento è sotto il davanzale. In questa posizione, il valore del coefficiente è 1.

Consideriamo le situazioni tipiche di posizionamento dei radiatori:

• Y = 1,0 – direttamente sotto il davanzale.
• Y = 0,9 – se il radiatore è completamente aperto su tutti i lati.
• Y = 1,07 – quando il radiatore è ostruito da una sporgenza orizzontale della parete.
• Y = 1,12 – se il radiatore situato sotto il davanzale è coperto da una copertura frontale.
• Y = 1,2 – quando il dispositivo di riscaldamento è ostruito su tutti i lati.

Anche le tende lunghe e spesse tirate diventano causa di raffreddamento nella stanza.

Il design moderno dei radiatori di riscaldamento consente di utilizzarli senza alcuna copertura decorativa, garantendo così la massima emissione di calore.

Efficienza del collegamento dei radiatori

L'efficienza di funzionamento di un radiatore dipende direttamente dal metodo di collegamento alla distribuzione del riscaldamento interno. Spesso i proprietari di casa sacrificano questo indicatore per amore dell'estetica della stanza. La formula per calcolare la potenza termica richiesta tiene conto di tutto ciò attraverso il coefficiente 'Z'.

Presentiamo i valori di questo indicatore per diverse situazioni:

• Z = 1,0 – collegamento del radiatore al circuito comune dell'impianto di riscaldamento con il metodo 'a diagonale', che è il più giustificato.
• Z = 1,03 – un altro, il più comune per la breve lunghezza del collegamento, il tipo di connessione «dal lato».
• Z = 1,13 – il terzo metodo «dal basso con due lati». Grazie ai tubi in plastica, questo si è rapidamente affermato nelle nuove costruzioni, nonostante l'efficienza molto inferiore.
• Z = 1,28 – un altro metodo, molto poco efficiente, «dal basso con un lato». Merita di essere preso in considerazione solo perché alcuni modelli di radiatori sono dotati di kit pronti con connessione a un punto unico per i tubi di mandata e di ritorno.

Per aumentare il coefficiente di efficienza degli apparecchi di riscaldamento, gli sfiatatoi integrati possono aiutare, che salveranno tempestivamente il sistema dall'«aerazione».

Prima di nascondere i tubi di riscaldamento nel pavimento, utilizzando connessioni poco efficienti dei termosifoni, vale la pena ricordare le pareti e il soffitto.

Il principio di funzionamento di qualsiasi apparecchio di riscaldamento ad acqua si basa sulle proprietà fisiche del liquido caldo di salire verso l'alto e, dopo il raffreddamento, di scendere verso il basso.

Pertanto, si sconsiglia vivamente di utilizzare collegamenti degli impianti di riscaldamento ai radiatori in cui il tubo di mandata si trova in basso e quello di ritorno in alto.

Esempio pratico di calcolo della potenza termica

Dati iniziali:

1. Una stanza d'angolo senza balcone al secondo piano di una casa a due piani in blocchi di calcestruzzo intonacati in una zona senza vento della Siberia occidentale.
2. Lunghezza della stanza 5,30 m X larghezza 4,30 m = superficie 22,79 mq.
3. Larghezza della finestra 1,30 m X altezza 1,70 m = superficie 2,21 mq.
4. Altezza del locale = 2,95 m.

Sequenza di calcolo:

Di seguito viene fornita una descrizione del calcolo del numero di sezioni dei radiatori e del numero di termosifoni richiesto. Si basa sui risultati delle potenze termiche ottenute, tenendo conto delle dimensioni delle posizioni previste per l'installazione degli apparecchi di riscaldamento.

Indipendentemente dai risultati, si consiglia nelle stanze d'angolo di dotare di radiatori non solo le nicchie sotto il davanzale. I termosifoni dovrebbero essere installati presso le pareti esterne «cieche» o vicino agli angoli che sono soggetti al maggior congelamento a causa del freddo esterno.

Potenza termica specifica delle sezioni delle batterie

Ancora prima di eseguire il calcolo generale della dispersione termica richiesta degli apparecchi di riscaldamento, è necessario decidere da quale materiale saranno realizzati i termosifoni smontabili da installare nei locali.

La scelta deve basarsi sulle caratteristiche dell'impianto di riscaldamento (pressione interna, temperatura del fluido termovettore). Inoltre, non bisogna dimenticare la notevole differenza di costo dei prodotti acquistati.

Il discorso successivo tratterà come calcolare correttamente il numero necessario di diversi radiatori per il riscaldamento.

Con un fluido termovettore a 70 °C, le sezioni standard da 500 mm di radiatori in materiali diversi hanno una potenza termica specifica «q» diversa.

1. Ghisa – q = 160 Watt (potenza specifica di una sezione in ghisa). I radiatori di questo metallo sono adatti a qualsiasi sistema di riscaldamento.
2. Acciaio – q = 85 Watt. I radiatori in acciaio tubolari possono funzionare nelle condizioni operative più difficili. Le loro sezioni sono belle nella loro lucentezza metallica, ma hanno la minore resa termica.
3. Alluminio – q = 200 Watt. Leggeri ed estetici, i radiatori in alluminio devono essere installati solo in sistemi di riscaldamento autonomi, in cui la pressione è inferiore a 7 atmosfere. Ma nella resa termica, le loro sezioni sono ineguagliabili.
4. Bimetallo – q = 180 Watt. L'interno dei radiatori bimetallici è in acciaio, mentre la superficie dissipatrice è in alluminio. Queste batterie sopportano qualsiasi regime di pressione e temperatura. Anche la potenza termica specifica delle sezioni in bimetallo è eccellente.

I valori q riportati sono piuttosto approssimativi e vengono utilizzati per un calcolo preliminare. Cifre più precise sono contenute nei libretti tecnici dei dispositivi di riscaldamento acquistati.

Calcolo del numero di sezioni dei radiatori

I radiatori smontabili di qualsiasi materiale sono ottimi perché per raggiungere la loro potenza termica di progetto è possibile aggiungere o togliere singole sezioni.

Per determinare il numero necessario «N» di sezioni del radiatore nel materiale scelto, si segue la formula:

N = Q / q,

Dove:

• Q = potenza termica richiesta precedentemente calcolata per il riscaldamento della stanza,
• q = potenza termica specifica della singola sezione dei radiatori previsti per l'installazione.

Dopo aver calcolato il numero totale necessario di sezioni di radiatori nella stanza, bisogna capire quante batterie in totale installare. Questo calcolo si basa sul confronto delle dimensioni dei punti previsti per l'installazione degli apparecchi di riscaldamento e delle dimensioni delle batterie, tenendo conto delle connessioni.

Gli elementi della batteria sono collegati mediante nippli con filettatura esterna bidirezionale usando una chiave per radiatori; contemporaneamente vengono installate guarnizioni nei giunti.

Per calcoli preliminari si possono utilizzare i dati sulla larghezza delle sezioni dei diversi radiatori:

• in ghisa = 93 mm,
• in alluminio = 80 mm,
• bimetallici = 82 mm.

Nella produzione di radiatori smontabili in tubi d'acciaio, i produttori non rispettano standard specifici. Se si desidera installare tali batterie, è necessario affrontare la questione individualmente.

Può anche utilizzare il nostro calcolatore online gratuito per il calcolo del numero di sezioni:

Aumento dell'efficienza della resa termica

Durante il riscaldamento dell'aria interna della stanza da parte del radiatore, si verifica anche un intenso riscaldamento della parete esterna nella zona dietro la batteria. Ciò comporta ulteriori perdite di calore ingiustificate.

Si consiglia, per migliorare l'efficienza termica del radiatore, di separare l'apparecchio riscaldante dalla parete esterna con uno schermo termoriflettente.

Il mercato offre numerosi materiali isolanti moderni con superficie rivestita di foglio riflettente il calore. Il foglio protegge l'aria calda riscaldata dalla batteria dal contatto con la parete fredda e la convoglia verso l'interno della stanza.

Per un corretto funzionamento, i bordi del riflettore installato devono superare le dimensioni del radiatore e sporgere di 2-3 cm da ciascun lato. Lo spazio tra l'apparecchio riscaldante e la superficie della protezione termica deve essere di 3-5 cm.

Per la realizzazione dello schermo termoriflettente si possono consigliare Izospan, Penofol, Alufom. Dal rotolo acquistato si ritaglia un rettangolo delle dimensioni necessarie e si fissa al muro nel punto di installazione del radiatore.

Fissare lo schermo che riflette il calore dell'apparecchio di riscaldamento al muro è consigliabile con colla siliconica o con chiodi liquidi.

Si consiglia di separare il foglio isolante dalla parete esterna con un piccolo strato d'aria, ad esempio utilizzando una sottile griglia di plastica.

Se il riflettore è composto da più pezzi di materiale isolante, i punti di giunzione sul lato della pellicola devono essere sigillati con nastro adesivo metallizzato.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Piccoli filmati mostreranno l'attuazione pratica di alcuni consigli ingegneristici nella vita quotidiana. Nel seguente video si può vedere un esempio pratico di calcolo dei radiatori per riscaldamento:

La modifica del numero di sezioni dei radiatori è trattata in questo video:

Il prossimo video parlerà di come montare un riflettore sotto il radiatore:

Le competenze acquisite nel calcolo della potenza termica dei diversi tipi di radiatori per riscaldamento aiuteranno l'artigiano domestico nella corretta progettazione dell'impianto di riscaldamento. E le massaie potranno controllare la correttezza del processo di installazione dei radiatori da parte di specialisti esterni.

Si è occupato del calcolo autonomo della potenza dei radiatori per il riscaldamento della sua casa? O ha incontrato problemi sorti a seguito dell'installazione di apparecchi di riscaldamento di potenza insufficiente? Racconti la sua esperienza ai nostri lettori – lasci, per favore, un commento qui sotto.