background image

Materialy do cwiczen z ogrzewnictwa  

Strona 1 

4.  Dobór powierzchni grzejników 
konwekcyjnych 

 

Grzejnik ma za zadanie dostarczenie odpowiedniej ilosci ciepla w 

celu zapewnienia wymaganej temperatury w ogrzewanym 
pomieszczeniu. Jest to przeponowy wymiennik woda powietrze 
przekazujacy cieplo na drodze konwekcji i w mniejszym stopniu na 
drodze promieniowania. Ponizej na rysunku przedstawiono wykres 
zmiany temperatury dla grzejnika. 

t

l

t

z

t

p

t

i

t

e

∆t

1

∆t

∆t

2

Q

Q

 

Rys. 4.1. Wykres zmiany temperatury w grzejniku 

Oznaczenia 

 

tz  - temperatura wody wplywajacej do grzejnika, 

°

C; 

 

tp - temperatura wody wyplywajacej z grzejnika, 

°

C; 

 

ti  - temperatura powietrza w pomieszczeniu, 

°

C; 

 

te  - temperatura na zewnatrz pomieszczenia, 

°

C; 

 

t - schlodzenie wody w grzejniku, K; 

 

t1  - poczatkowa róznica temperatur wody i powietrza w 

pomieszczeniu, K; 

 

t2  - koncowa róznica temperatur wody i powietrza w 

pomieszczeniu, K; 

4.1  Ogólny wzór na moc grzejnika 
konwekcyjnego: 

Q

k

t

F

ar

t

g

= ⋅

ε

;  [W]

[1] 

gdzie: 

 

k  - wspólczynnik przenikania ciepla, W/m 2

K; 

 

tar  - srednia arytmetyczna róznica temperatur czynnika 

grzejnego i powietrza, K, obliczona ze wzoru: 

t

t

t

t

t

t

ar

z

p

i

z

i

=

+

2

=

-

t

2

- ;  [K]

[2] 

 

ε

- wspólczynnik uwzgledniajacy nieliniowa zmiane 

temperatury czynnika grzejnego w grzejniku; 

 

Fg - pole zewnetrznej powierzchni wymiany ciepla, m

2. 

 

4.1.1  Wspólczynnik przenikania ciepla k 

Wspólczynnik przenikania mozna obliczyc ze wzoru: 

k

C

t

G

K

ar

m

a

= ⋅

1

1

1

1

1

2

3

4

β β β β

;  [W / m

2

]

[3] 

gdzie: 

 

C,m,a  - stale charakterystyki cieplnej wyznaczane doswiadczalnie 
(dla grzejników o malym stopniu ozebrowania powierzchni 
zewnetrznej a = 0); 

 

β

- wspólczynnik uwzgledniajacy wielkosc grzejnika: 

d

1

n

N

1

=

β

 [4] 

gdzie: 

  N - nominalna wielkosc grzejnika; 

  n - wielkosc grzejnika; 

  c - stala wyznaczana doswiadczalnie. 

 

β

- wspólczynnik uwzgledniajacy sposób usytuowania 

grzejnika; 

 

β

- wspólczynnik uwzgledniajacy sposób podlaczenia 

grzejnika; 

 

β

- wspólczynnik uwzgledniajacy sposób osloniecia 

grzejnika; 

 

tar  - srednia arytmetyczna róznica temperatur czynnika 

grzejnego i powietrza, K; 

 

G  - strumien masowy wody przeplywajacej przez grzejnik, kg/s,  

 

Wspólczynnik 

β

2 uwzgledniajacy sposób usytuowania 

grzejnika 

Usytuowanie grzejnika 

β

Przy scianach zewnetrznych, oknach, drzwiach balkonowych 

1.0 

Przy scianach wewnetrznych z dala od scian zewn etrznych, 
drzwi balkonowych i okien 

1.1 

Montowany pod stropem pomieszczenia 

1.1 

 

Wspólczynnik 

β

3 uwzgledniajacy sposób podlaczenia 

grzejnika 

Zasilanie grzejnika 

β

Zasilanie góra, odplyw dolem 

1.0 

Zasilanie dolem. odplyw góra 

1.2 

 

Wspólczynnik 

β

4 uwzgledniajacy sposób osloniecia 

grzejnika 

 

Schemat   L = 50 mm  L = 70 mm  L = 100 mm L = 150 mm

1.04 

1.03 

1.00 

1.08 

1.05 

1.00 

1.30 

1.25 

1.20 

1.10 

1.40 

1.35 

1.25 

1.12 

1.35 

1.30 

1.20 

1.10 

1.05 

1.03 

1.00 

0.98 

4.1.2  Wspólczynnik 

ε

∆t

 

Wspólczynnik ten uwzglednia nieliniowa zmiane temperatury wody w 
grzejniku 

t

l

t

p

t

i

t

œr

t

ar

t

z

 

Rzeczywista srednia róznica temperatur wody w grzejniku i 
otaczajacego powietrza jest mniejsza od sredniej arytmetycznej i 
wynosi: 

t

t

œr

ar

t

=

⋅ ε

[5] 

background image

Materialy do cwiczen z ogrzewnictwa  

Strona 2 

(

)

;

2

1

X

1

X

1

X

1

m

1

m

m

t

+

 +

=

ε

[6] 

gdzie: 

 

m  - wspólczynnik charakterystyki cieplnej; 

X

t

t

= ∆

2

1

;

[7] 

4.2  Ogólny wzór na dobór wielkosci 
grzejnika 

(

)

[szt.]

 ;

f

G

t

Q

Q

Q

t

5

.

0

t

C

Q

Q

n

el

a

t

1

m

i

str

zys

str

zrz

4

3

2

1

zys

str

ε





β

β

β

β

=

+

 [8] 

gdzie: 

 

C, m, a 

- wspólczynniki charakterystyki cieplnej; 

 

Qstr  - obliczeniowe zapotrzebowanie na moc cieplna dla 
pomieszczenia, W; 

 

Qzys  - zyski ciepla w pomieszczeniu, W; 

 

tzrz  - rzeczywista temperatura wody doplywajacej do 
grzejnika, uwzgledniajaca schlodzenie wody w przewodach 
zasilajacych, 

°

C; 

 

- obliczeniowe schlodzenie wody w grzejniku, 

°

C; 

 

fel 

- pole zewnetrznej powierzchni wymiany ciepla elementu 

grzejnika, m

2

 

- strumien maso wy wody plynacej przez grzejnik, kg/s, 

obliczony ze wzoru: 

G

Q

c

t

str

w

=

⋅ ∆

;  [kg / s]

[9] 

gdzie: 

  cw - cieplo wlasciwe wody, J/kg

K; 

4.2.1  Zasady zaokraglania 

 

koncówka po kropce jest 

 0.5.......................zaokraglic w góre; 

 

koncówka po kropce jest < 0.5 i odrzucamy 

 5 %   zaokraglic w 

góre; 

 

koncówka po kropce jest < 0.5 i odrzucamy < 5 %   zaokraglic w 
dól. 

Przyklady; 

 

n = 10.6 

 n = 11; 

 

n = 3.2 

 n = 4; 

 

n = 10.3 

 n = 10; 

4.2.2  Dla grzejników zeliwnych T1 i TA1 

Charakterystyka podana przez producenta: 

Q

C

t

F

ar

m

g

C

t

=

+

1

1

2

ε  ;   W     10

 

F

g

 = n f

el 

Po przeksztalceniu otrzymujemy: 
 

(

)

[11]

 

[szt.]

 

;

t

Q

Q

Q

t

5

.

0

t

f

C

Q

Q

n

2

2

C

1

t

m

1

i

str

zys

str

zrz

C

el

1

4

3

2

zys

str

ε





β

β

β

=

+

 

Dla grzejnika T1  

 C

1

 = 3.163, C

2

 =  0.940, m = 0.29, fel = 0.24 m

 

(

)

[12]

 

[szt.]

 

;

t

Q

Q

Q

t

5

.

0

t

827

.

0

Q

Q

n

064

.

1

t

29

.

1

i

str

zys

str

zrz

4

3

2

zys

str

ε





β

β

β

=

 

 
Dla grzejnika TA1 

C

1

 = 3.530, C

2

 =  0.940, m = 0.25, fel = 0.27 m

(

)

[13]

 

[szt.]

 

;

t

Q

Q

Q

t

5

.

0

t

031

.

1

Q

Q

n

064

.

1

t

25

.

1

i

str

zys

str

zrz

4

3

2

zys

str

ε





β

β

β

=

 

 

 

dla tz/tp = 90/70 

°

C i ti = +20 

°

ε∆

t = 0.99; 

 

dla tz/tp = 95/70 

°

C i ti = +20 

°

ε∆

t = 0.98; 

4.2.3  Dla grzejników plytowych i lazienkowych 

 
Dla grzejnika plytowego RETTIG -PURMO  
Charakterystyka podana przez producenta: 

Q

C

H

t

L

C

ar

m

t

=

⋅ ⋅

+

1

1

2

ε  ;   W     14

 

gdzie: 

 

C

, C

2

 , m,  

- wspólczynniki charakterystyki cieplnej; 

 

- wysokosc grzejnika, m; 

 

- dlugosc grzejnika, m; 

Po przeksztalceniu otrzymujemy: 

(

)

[15]

 

[m]

 

;

t

Q

Q

Q

t

5

.

0

t

H

C

Q

Q

L

t

m

1

i

str

zys

str

zrz

C

1

4

3

2

zys

str

2

+

ε





β

β

β

=

 

Dla grzejnika RETTIG -PURMO typ C11, H = 0.6 m: 
C

1

 = 10.480, C

2

 = 0.860, m = 0.29, L = 0.4 , 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 

1.0, 1.1, 1.2, 1.4, 1.6, 1.8, 2.0, 2.3, 2.6, 3,0 

(

)

[16]

 

[m]

 

;

t

Q

Q

Q

t

5

.

0

t

754

.

6

Q

Q

L

t

29

.

1

i

str

zys

str

zrz

4

3

2

zys

str

ε





β

β

β

=

 

Dla typu C22 : C

1

 = 15.990, C

2

 = 0.810, L = 0.4 , 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 

0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.4, 1.6, 1.8, 2.0, 2.3, 2.6, 3,0 

Dla typu C33 : C

1

 = 21.610, C

2

 = 0.805, L = 0.4 ,0.6 ,0.8 ,1.0 ,1.2, 

1.4, 1.6, 1.8, 2.0, 2.3, 2.6, 3,0 

 
W wiekszosci przypadków producenci grzejników nie podaja 
charakterystyk cieplnych, lecz tabele umozliwiajace dobór 
grzejników. 

 

Tablica 1. Moc cieplna grzejników RETTIG -PURMO dla 

czynnika grzejnego o temperaturze zasilania t

1

 = 90

o

C, temp. 

powrotu t

2

 = 70

o

C i dla temp. powietrza w ogrzewanym 

pomieszczeniu t

i

 = 20

o

C  

 

 

background image

Materialy do cwiczen z ogrzewnictwa  

Strona 3 

Tablica 2. Wspólczynniki korekcyjne do doboru wydajnosci 

cieplnej grzejników PURMO dla temperatur innych niz 

90/70/20

o

C  

 

Dla grzejników lazienkowych  
Charakterystyka ogólna 

Q

C

t

L

ar

m

t

=

⋅ ⋅

+

1

1

ε  ;   W     17

 

gdzie: 

 

C

, C

2

 , m,  

- wspólczynniki charakterystyki cieplnej; 

 

- dlugosc grzejnika, m; 

 
Dla grzejnika lazienkowego ENIX typ ASTER: 
A-312: H = 1.216 m., L = 0.3 m., C

1

 = 13.63, m = 0.23 

A-412: H = 1.216 m., L = 0.4 m., C

1

 = 11.59, m = 0.25 

A-512: H = 1.216 m., L = 0.5 m., C

1

 = 10.52, m = 0.26 

A-612: H = 1.216 m., L = 0.6 m., C

1

 = 9.37, m = 0.28 

A-517: H = 1.744 m., L = 0.5 m., C

1

 = 15.05, m = 0.26 

A-617: H = 1.744 m., L = 0.6 m., C

1

 = 13.45, m = 0.28 

4.3  Przykladowe grzejniki 

 

Rys. 4.2. Grzejniki zeliwne obecnie produkowane: 

a) typu T-1, b) typu TA -1 

Tab. 3. Charakterystyki techniczne grzejników zeliwnych  

typu T-1 i TA-1 

 

 

 

 

Rys. 4.3. Grzejniki Purmo: 

a)  

widok, b) wymiary grzejnika typu P.-10,  

c) wymiary grzejnika typu C -11, d) wymiary grzejników typu 

P.-20 i  

C -22, e) wymiary grzejników typu P.-30 i C -33 

 

background image

Materialy do cwiczen z ogrzewnictwa  

Strona 4 

 

Rys. 4.4. Grzejniki lazienkowe ENIX typ ASTER  

Przyklad 1 

Dobrac liczbe ogniw grzejnika dla nastepujacych danych: 

 

straty mocy cieplnej pomieszczenia ...............Qstr = 2000 W; 

 

obliczeniowa temperatura w pomieszczeniu  ...ti = +20 

°

C; 

 

grzejnik typu..................................................T1; 

 

zabudowa grzejnika ................normatywna 

β

2 = 

β

3 = 

β

4 = 1; 

a) t z/tp = 90/70 

°

C,  

Qzys = 0 W,  

tzrz = 90 

°

C; 

b) tz/tp = 90/70 

°

C,  

Qzys = 200 W,  

tzrz = 90 

°

C; 

c) t z/tp = 95/70 

°

C,  

Qzys = 0 W, 

tzrz = 95 

°

C; 

d) tz/tp = 95/70 

°

C,  

Qzys = 200 W, 

tzrz = 94 

°

C. 

ad. a)

 

(

)

(

)

szt

 

15

 

=

n

 

dobrano

  

14.6

=

99

.

0

20

2000

0

2000

70

90

5

.

0

90

827

.

0

1

1

1

0

2000

n

064

.

1

29

.

1

=

  

ad. b)

 

(

)

(

)

szt

 

13

 

=

n

 

dobrano

  

12.8

=

99

.

0

20

2000

200

2000

70

90

5

.

0

90

827

.

0

1

1

1

200

2000

n

064

.

1

29

.

1

=

  

ad. c)

 

(

)

(

)

szt

 

14

 

=

n

 

dobrano

  

13.9

=

98

.

0

20

2000

0

2000

70

95

5

.

0

95

827

.

0

1

1

1

0

2000

n

064

.

1

29

.

1

=

  

ad. d)

 

(

)

(

)

szt

 

12

 

=

n

 

dobrano

  

12.4

=

98

.

0

20

2000

200

2000

70

95

5

.

0

95

827

.

0

1

1

1

200

2000

n

064

.

1

29

.

1

=

 

δ =

=

<

0 4

12 4

100%

3%

5%

.

.

 

Przyklad 2 

Dobrac wielkosc grzejnika dla nastepujacych danych: 

 

grzejnik typu RETTIG-PURMO, typ C11 o wys. H = 0.60 m ; 

 

inne dane jak w przykladzie 1 

ad. a)

 

(

)

(

)

m

 

1.600

 

=

L

 

dobrano

  

m

 

1.520

=

99

.

0

20

2000

0

2000

70

90

5

.

0

90

754

.

6

1

1

1

0

2000

L

29

.

1

=

 

ad. b)

 

(

)

(

)

m

 

1.400

 

=

L

 

dobrano

  

m

 

1.340

=

99

.

0

20

2000

200

2000

70

90

5

.

0

90

754

.

6

1

1

1

200

2000

L

2 9

.

1

=

 

Przyklad 3 

Dobrac wielkosc grzejnika dla nastepujacych danych: 

 

grzejnik lazienkowy typu ENIX, typ A o wys. H = 1.744 m ; 

 

straty mocy cieplnej pomieszczenia ............... Qstr = 900 W; 

 

zabudowa grzejnika normatywna 

a) t z/tp = 75/55 

°

C,  

Qzys = 0 W,  

tzrz = 75 

°

C; 

ad. a) 

 
Dla A-517 

(

)

m

 

573

.

0

970

.

0

24

900

0

900

20

5

.

0

75

05

.

15

1

1

1

0

900

L

26

.

0

1

=

=

+

 

 
Dla A-617 

(

)

m

 

594

.

0

970

.

0

24

900

0

900

20

5

.

0

75

45

.

13

1

1

1

0

900

L

28

.

0

1

=

=

+

 

Dobrano grzejnik A-617.