Projekt i obliczenia cieplne systemu grzewczego są obowiązkowym etapem aranżacji ogrzewania domu. Głównym zadaniem czynności obliczeniowych jest określenie optymalnych parametrów pracy kotła i układu grzejnikowego.
Trzeba przyznać, że na pierwszy rzut oka może się wydawać, że tylko inżynier może wykonać obliczenia ciepłownicze. Jednak nie wszystko jest takie skomplikowane. Znając algorytm działań, okaże się, że samodzielnie wykona niezbędne obliczenia.
W artykule szczegółowo opisano procedurę obliczeniową i podano wszystkie niezbędne wzory. Dla lepszego zrozumienia przygotowaliśmy przykład obliczeń termicznych dla prywatnego domu.
Normy reżimów temperaturowych pomieszczeń
Przed wykonaniem jakichkolwiek obliczeń parametrów systemu należy przynajmniej znać kolejność oczekiwanych wyników, a także mieć dostępne znormalizowane charakterystyki niektórych wartości tabelarycznych, które należy podstawić we wzorach lub kieruj się nimi.
Wykonując obliczenia parametrów przy takich stałych, można być pewnym niezawodności poszukiwanego dynamicznego lub stałego parametru układu.
W przypadku pomieszczeń do różnych celów istnieją normy referencyjne dotyczące reżimów temperaturowych w pomieszczeniach mieszkalnych i niemieszkalnych. Normy te są zapisane w tak zwanych GOST.
W przypadku systemu grzewczego jednym z tych globalnych parametrów jest temperatura w pomieszczeniu, która musi być stała niezależnie od pory roku i warunków otoczenia.
Zgodnie z przepisami i normami sanitarnymi istnieją różnice temperatur w stosunku do pory letniej i zimowej. System klimatyzacji odpowiada za reżim temperatury w pomieszczeniu w sezonie letnim, zasada jego obliczania została szczegółowo opisana w tym artykule.
Ale temperaturę w pomieszczeniu w zimie zapewnia system grzewczy. Dlatego interesują nas zakresy temperatur i ich tolerancje na odchylenia w sezonie zimowym.
Większość dokumentów regulacyjnych określa następujące zakresy temperatur, które pozwalają osobie czuć się komfortowo w pomieszczeniu.
W przypadku lokali niemieszkalnych typu biurowego o powierzchni do 100 m2:
- 22-24 ° C - optymalna temperatura powietrza;
- 1 ° C - dopuszczalne wahania.
W przypadku pomieszczeń biurowych o powierzchni powyżej 100 m2 temperatura wynosi 21-23 ° C. W przypadku lokali niemieszkalnych typu przemysłowego zakresy temperatur różnią się znacznie w zależności od przeznaczenia lokalu i ustalonych standardów ochrony pracy.
Każda osoba ma własną komfortową temperaturę w pomieszczeniu. Ktoś lubi, gdy w pokoju jest bardzo ciepło, komuś jest wygodnie, gdy w pomieszczeniu jest chłodno - to wszystko jest dość indywidualne
Jeśli chodzi o lokale mieszkalne: mieszkania, domy prywatne, osiedla itp. Istnieją pewne zakresy temperatur, które można regulować w zależności od życzeń mieszkańców.
A jednak dla konkretnego lokalu mieszkania i domu mamy:
- 20-22 ° C - pokój dzienny, w tym pokój dziecięcy, tolerancja ± 2 ° С -
- 19-21 ° C - kuchnia, toaleta, tolerancja ± 2 ° С;
- 24-26 ° C - łazienka, prysznic, basen, tolerancja ± 1 ° С;
- 16-18 ° C - korytarze, korytarze, klatki schodowe, magazyny, tolerancja + 3 ° С
Należy zauważyć, że istnieje kilka innych podstawowych parametrów, które wpływają na temperaturę w pomieszczeniu i na których należy się skupić przy obliczaniu systemu grzewczego: wilgotność (40-60%), stężenie tlenu i dwutlenku węgla w powietrzu (250: 1), prędkość ruchu masy powietrza (0,13-0,25 m / s) itp.
Obliczanie grzejników według powierzchni
Najłatwiejszy sposób. Oblicz ilość ciepła potrzebną do ogrzewania na podstawie powierzchni pomieszczenia, w którym zostaną zainstalowane grzejniki. Znasz powierzchnię każdego pomieszczenia, a zapotrzebowanie na ciepło można określić zgodnie z przepisami budowlanymi SNiP:
- dla środkowej strefy klimatycznej do ogrzania 1m 2 powierzchni mieszkalnej potrzeba 60-100W;
- dla obszarów powyżej 60 o wymagane jest 150-200 W.
Na podstawie tych norm możesz obliczyć, ile ciepła będzie wymagało twoje pomieszczenie. Jeśli mieszkanie / dom znajduje się w środkowej strefie klimatycznej, do ogrzania powierzchni 16m2 (16 * 100 = 1600) potrzebne będzie ciepło o mocy 1600W. Ponieważ normy są średnie, a pogoda nie pozwala na stałość, uważamy, że wymagane jest 100 W. Chociaż, jeśli mieszkasz na południu środkowej strefy klimatycznej, a zimy są łagodne, nalicz 60 W.
Obliczenia grzejników można wykonać zgodnie z normami SNiP
Potrzebna jest rezerwa mocy w ogrzewaniu, ale niezbyt duża: wraz ze wzrostem ilości wymaganej mocy wzrasta liczba grzejników. Im więcej chłodnic, tym więcej chłodziwa w układzie. Jeśli dla tych, którzy są podłączeni do centralnego ogrzewania jest to bezkrytyczne, to dla tych, którzy mają lub planują indywidualne ogrzewanie, duża objętość systemu oznacza duże (dodatkowe) koszty podgrzania chłodziwa i większą bezwładność układu (temperatura zadana wynosi mniej dokładnie konserwowane). Powstaje logiczne pytanie: „Po co płacić więcej?”
Po obliczeniu zapotrzebowania na ciepło w pomieszczeniu możemy dowiedzieć się, ile sekcji jest potrzebnych. Każde z urządzeń grzewczych może emitować określoną ilość ciepła, co jest wskazane w paszporcie. Biorą znalezione zapotrzebowanie na ciepło i dzielą je przez moc grzejnika. Wynikiem jest wymagana liczba sekcji, aby nadrobić straty.
Obliczmy liczbę grzejników w tym samym pomieszczeniu. Ustaliliśmy, że wymagane jest 1600 W. Niech moc jednej sekcji będzie wynosić 170W. Okazuje się, że 1600/170 = 9,411 szt. Możesz zaokrąglić w górę lub w dół według własnego uznania. Można ją zaokrąglić w mniejszą, na przykład w kuchni - jest wystarczająco dużo dodatkowych źródeł ciepła, aw większej - lepiej w pokoju z balkonem, dużym oknem lub w narożnym pokoju.
System jest prosty, ale wady są oczywiste: wysokość stropów może być różna, materiał ścian, okien, izolacja i szereg innych czynników nie są brane pod uwagę. Zatem obliczenie liczby sekcji grzejników według SNiP jest przybliżone. Aby uzyskać dokładny wynik, musisz wprowadzić poprawki.
Obliczanie strat ciepła w domu
Zgodnie z drugą zasadą termodynamiki (fizyka szkolna) nie ma spontanicznego przenoszenia energii z mniej ogrzanych do bardziej ogrzanych mini- lub makroobiektów. Szczególnym przypadkiem tego prawa jest „dążenie” do stworzenia równowagi temperaturowej między dwoma układami termodynamicznymi.
Przykładowo pierwszy system to środowisko o temperaturze -20 ° C, drugi system to budynek o temperaturze wewnętrznej + 20 ° C. Zgodnie z powyższym prawem te dwa systemy będą dążyć do równowagi poprzez wymianę energii. Nastąpi to za pomocą strat ciepła z drugiego układu i chłodzenia w pierwszym.
Można jednoznacznie powiedzieć, że temperatura otoczenia zależy od szerokości geograficznej, na której znajduje się prywatny dom. A różnica temperatur wpływa na ilość ucieczki ciepła z budynku (+)
Utrata ciepła oznacza mimowolne uwolnienie ciepła (energii) z jakiegoś obiektu (domu, mieszkania). W przypadku zwykłego mieszkania proces ten nie jest tak „zauważalny” w porównaniu z domem prywatnym, ponieważ mieszkanie znajduje się wewnątrz budynku i „sąsiaduje” z innymi mieszkaniami.
W prywatnym domu ciepło „ucieka” w mniejszym lub większym stopniu przez ściany zewnętrzne, podłogę, dach, okna i drzwi.
Znając wielkość strat ciepła dla najbardziej niekorzystnych warunków atmosferycznych oraz charakterystykę tych warunków, można z dużą dokładnością obliczyć moc systemu grzewczego.
Tak więc objętość wycieku ciepła z budynku oblicza się za pomocą następującego wzoru:
Q = Qfloor + Qwall + Qwindow + Qroof + Qdoor +… + Qigdzie
Qi - wielkość strat ciepła spowodowanych jednolitym wyglądem przegrody zewnętrznej budynku.
Każdy składnik formuły jest obliczany według wzoru:
Q = S * ∆T / Rgdzie
- Q - przecieki termiczne, V;
- S - powierzchnia określonego typu konstrukcji, mkw. m;
- ∆T - różnica temperatur między powietrzem otoczenia a powietrzem w pomieszczeniu, ° C;
- R - opór cieplny określonego typu konstrukcji, m2 * ° C / W.
Samą wartość oporu cieplnego dla faktycznie istniejących materiałów zaleca się pobrać z tabel pomocniczych.
Ponadto opór cieplny można uzyskać stosując następujący stosunek:
R = d / kgdzie
- R - opór cieplny, (m2 * K) / W;
- k - współczynnik przewodzenia ciepła materiału, W / (m2 * K);
- re Czy grubość tego materiału, m.
W starszych domach z zawilgoconą konstrukcją dachu ciepło ucieka przez górę budynku, czyli przez dach i poddasze. Wykonanie czynności w celu ocieplenia sufitu lub izolacji termicznej dachu poddasza rozwiązuje ten problem.
Jeśli zaizolujesz przestrzeń na poddaszu i dach, wówczas całkowite straty ciepła z domu można znacznie zmniejszyć.
Istnieje kilka innych rodzajów strat ciepła w domu przez pęknięcia w konstrukcjach, system wentylacji, okap kuchenny, otwierane okna i drzwi. Ale nie ma sensu brać pod uwagę ich objętości, ponieważ stanowią one nie więcej niż 5% całkowitej liczby głównych wycieków ciepła.
Określamy rzeczywiste straty ciepła w sieciach ciepłowniczych
Wychodzimy z założenia, że straty ciepła w sieciach ciepłowniczych nie zależą od prędkości przepływu wody w rurociągu, ale zależą od
- Średnica rury,
- temperatura płynu chłodzącego,
- materiał termoizolacyjny i
- stany izolacji termicznej.
Stacjonarne przewodnictwo cieplne ściany cylindrycznej - opis metody obliczeniowej
Przez ścianę cylindryczną rozumie się rurę o nieskończonej długości z wewnętrznym promieniem R1 (średnica D1) i zewnętrznym promieniem R2 (średnica D2).
Na powierzchniach ścian ustawiane są stałe temperatury t1 i t2. Przenikanie ciepła odbywa się tylko dzięki przewodności cieplnej, powierzchnie zewnętrzne są izotermiczne (ekwipotencjalne), a pole temperaturowe zmienia się tylko wzdłuż grubości ścianki rury w kierunku promienia.
Strumień ciepła przechodzący przez cylindryczną ścianę o jednostkowej długości jest oznaczony przez ql i nazywany jest liniowym strumieniem ciepła, W / m:
gdzie λ jest współczynnikiem przewodnictwa cieplnego badanego materiału, W / (m ∙ K);
D1, D2 - odpowiednio wewnętrzna i zewnętrzna średnica cylindrycznej warstwy materiału;
t1, t2 - średnie temperatury wewnętrznej i zewnętrznej powierzchni cylindrycznej warstwy materiału.
Strumień ciepła, W:
gdzie l jest długością rury, m.
Rozważ przewodność cieplną wielowarstwowej ściany cylindrycznej składającej się z n jednorodnych i koncentrycznych warstw cylindrycznych o stałym współczynniku przewodnictwa cieplnego, aw każdej warstwie temperatura i średnica wewnętrznej powierzchni pierwszej warstwy są równe t1 i R1, na zewnętrzna powierzchnia ostatniej n-tej warstwy - tn + 1 i Rn + jeden.
Liniowy strumień ciepła cylindrycznej ściany ql jest wartością stałą dla wszystkich warstw i jest skierowany na obniżenie temperatury np. Z warstwy wewnętrznej do zewnętrznej.
Zapisując wartość ql dla każdej dowolnej i-tej warstwy i przekształcając to równanie, otrzymaliśmy
Ponieważ sieć ciepłownicza ma trzy różne rodzaje izolacji, obliczamy straty ciepła rurociągów dla każdego typu osobno, a także dla przypadku bez izolacji rurociągu, aby ocenić straty ciepła w uszkodzonych odcinkach sieci ciepłowniczej.
Następnie obliczyliśmy straty ciepła w sieciach ciepłowniczych z różnymi rodzajami izolacji termicznej.
W poniższym przykładzie obliczenie strat ciepła w sieci ciepłowniczej z izolacją z pianki polietylenowej.
Określenie mocy kotła
Aby utrzymać różnicę temperatur między otoczeniem a temperaturą wewnątrz domu, potrzebny jest autonomiczny system grzewczy, który utrzymuje żądaną temperaturę w każdym pomieszczeniu prywatnego domu.
Podstawą systemu grzewczego są różne typy kotłów: na paliwo płynne lub stałe, elektryczne lub gazowe.
Kocioł jest centralną jednostką systemu grzewczego wytwarzającą ciepło.Główną cechą kotła jest jego moc, czyli szybkość konwersji ilości ciepła na jednostkę czasu.
Po obliczeniu obciążenia cieplnego do ogrzewania uzyskujemy wymaganą moc znamionową kotła.
W przypadku zwykłego mieszkania wielopokojowego moc kotła jest obliczana na podstawie powierzchni i mocy właściwej:
Рkotla = (Sroom * Rudelnaya) / 10gdzie
- Pokoje S.- całkowita powierzchnia ogrzewanego pomieszczenia;
- Rudellnaya- gęstość mocy w zależności od warunków klimatycznych.
Ale ta formuła nie uwzględnia strat ciepła, które są wystarczające w prywatnym domu.
Jest jeszcze jedna zależność, która bierze pod uwagę ten parametr:
Рboiler = (Qloss * S) / 100gdzie
- Rkotla- moc kotła;
- Qloss- strata ciepła;
- S - obszar ogrzewany.
Należy zwiększyć moc znamionową kotła. Zapas jest niezbędny, jeśli planujesz używać bojlera do ogrzewania wody do łazienki i kuchni.
W większości systemów grzewczych do domów prywatnych zaleca się stosowanie zbiornika wyrównawczego, w którym będzie przechowywany zapas chłodziwa. Każdy prywatny dom potrzebuje ciepłej wody
Aby zapewnić rezerwę mocy kotła, do ostatniego wzoru należy dodać współczynnik bezpieczeństwa K:
Rboiler = (Qloss * S * K) / 100gdzie
DO - wyniesie 1,25, czyli szacowana moc kotła zostanie zwiększona o 25%.
Tym samym moc kotła pozwala na utrzymanie standardowej temperatury powietrza w pomieszczeniach budynku, a także na posiadanie początkowej i dodatkowej objętości ciepłej wody w domu.
Obliczenia ogólne
Konieczne jest określenie całkowitej mocy grzewczej, aby moc kotła grzewczego była wystarczająca do wysokiej jakości ogrzania wszystkich pomieszczeń. Przekroczenie dopuszczalnej objętości może prowadzić do zwiększonego zużycia grzejnika, a także znacznego zużycia energii.
Bojler
Obliczenie mocy urządzenia grzewczego pozwala określić wskaźnik wydajności kotła. W tym celu wystarczy przyjąć za podstawę stosunek, przy którym 1 kW energii cieplnej wystarczy do efektywnego ogrzania 10 m2 powierzchni mieszkalnej. Ten stosunek obowiązuje w przypadku sufitów, których wysokość nie przekracza 3 metrów.
Gdy tylko stanie się znany wskaźnik mocy kotła, wystarczy znaleźć odpowiednią jednostkę w specjalistycznym sklepie. Każdy producent wskazuje ilość sprzętu w danych paszportowych.
Dlatego w przypadku prawidłowego obliczenia mocy nie pojawią się problemy z określeniem wymaganej objętości.
Rury
Aby określić wystarczającą objętość wody w rurach, należy obliczyć przekrój rurociągu według wzoru - S = π × R2, gdzie:
- S - przekrój;
- π - stała stała równa 3,14;
- R to wewnętrzny promień rur.
Zbiornik wyrównawczy
Możliwe jest określenie, jaką pojemność powinien mieć zbiornik wyrównawczy, mając dane dotyczące współczynnika rozszerzalności cieplnej chłodziwa. W przypadku wody liczba ta wynosi 0,034 po podgrzaniu do 85 ° C.
Przy wykonywaniu obliczeń wystarczy skorzystać ze wzoru: V-zbiornik = (układ V × K) / D, gdzie:
- Zbiornik V - wymagana objętość zbiornika wyrównawczego;
- V-system - całkowita objętość cieczy w pozostałych elementach systemu grzewczego;
- K jest współczynnikiem rozszerzalności;
- D - sprawność zbiornika wyrównawczego (wskazana w dokumentacji technicznej).
Grzejniki
Obecnie istnieje szeroka gama poszczególnych typów grzejników do systemów grzewczych. Oprócz różnic funkcjonalnych wszystkie mają różną wysokość.
Aby obliczyć objętość płynu roboczego w grzejnikach, należy najpierw obliczyć ich liczbę. Następnie pomnóż tę kwotę przez objętość jednej sekcji.
Możesz sprawdzić objętość jednego grzejnika, korzystając z danych z karty danych technicznych produktu. W przypadku braku takich informacji można nawigować według uśrednionych parametrów:
- żeliwo - 1,5 litra na sekcję;
- bimetaliczny - 0,2-0,3 litra na sekcję;
- aluminium - 0,4 litra na sekcję.
Poniższy przykład pomoże ci zrozumieć, jak poprawnie obliczyć wartość. Powiedzmy, że jest 5 grzejników wykonanych z aluminium. Każdy element grzejny zawiera 6 sekcji. Wykonujemy obliczenia: 5 × 6 × 0,4 = 12 litrów.
Cechy doboru grzejników
Grzejniki, panele, systemy ogrzewania podłogowego, konwektory, itp. To standardowe elementy zapewniające ciepło w pomieszczeniu. Najczęściej występującymi częściami systemu grzewczego są grzejniki.
Radiator jest specjalną pustą konstrukcją modułową wykonaną ze stopu o wysokim współczynniku rozpraszania ciepła. Wykonany jest ze stali, aluminium, żeliwa, ceramiki i innych stopów. Zasada działania grzejnika sprowadza się do wypromieniowania energii z chłodziwa do przestrzeni pomieszczenia poprzez „płatki”.
Aluminiowo-bimetalowy grzejnik zastąpił masywne żeliwne grzejniki. Łatwość produkcji, dobre odprowadzanie ciepła, dobra konstrukcja i wzornictwo uczyniły ten produkt popularnym i szeroko rozpowszechnionym narzędziem do oddawania ciepła w pomieszczeniach.
Istnieje kilka metod obliczania grzejników w pomieszczeniu. Poniższa lista metod jest posortowana w kolejności rosnącej dokładności obliczeniowej.
Opcje obliczeniowe:
- Według obszaru... N = (S * 100) / C, gdzie N to liczba sekcji, S to powierzchnia pomieszczenia (m2), C to przenikanie ciepła jednej sekcji grzejnika (W, wzięte z tych paszportów lub atest wyrobu), 100 W to ilość przepływu ciepła, jaka jest potrzebna do ogrzania 1 m2 (wartość empiryczna). Powstaje pytanie: jak wziąć pod uwagę wysokość sufitu pomieszczenia?
- Objętościowo... N = (S * H * 41) / C, gdzie N, S, C - podobnie. H to wysokość pomieszczenia, 41 W to ilość strumienia ciepła potrzebna do ogrzania 1 m3 (wartość empiryczna).
- Oczywiście... N = (100 * S * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C, gdzie N, S, C i 100 są podobne. k1 - z uwzględnieniem liczby komór w zespole szklanym okna pomieszczenia, k2 - izolacja termiczna ścian, k3 - stosunek powierzchni okien do powierzchni pomieszczenia, k4 - średnia temperatura ujemna w najzimniejszym tygodniu zimy, k5 - liczba ścian zewnętrznych pomieszczenia (które „wychodzą” na ulicę), k6 - rodzaj pomieszczenia na górze, k7 - wysokość sufitu.
Jest to najdokładniejszy sposób obliczenia liczby sekcji. Oczywiście wyniki obliczeń ułamkowych są zawsze zaokrąglane do następnej liczby całkowitej.
Jak obliczyć moc cieplną grzejnika
Sposób obliczenia mocy w dużej mierze zależy od rodzaju urządzenia grzewczego, o którym mówimy.
- Dla wszystkich elektrycznych urządzeń grzewczych, bez wyjątku, efektywna moc cieplna jest dokładnie równa ich mocy elektrycznej na tabliczce znamionowej.
Pamiętaj o szkolnym kursie fizyki: jeśli nie zostanie wykonana użyteczna praca (to znaczy ruch obiektu o niezerowej masie w stosunku do wektora grawitacji), cała wydana energia idzie na ogrzewanie otoczenia.
Czy potrafisz odgadnąć moc cieplną urządzenia po jego opakowaniu?
- W przypadku większości urządzeń grzewczych porządnych producentów ich moc cieplna podana jest w dołączonej dokumentacji lub na stronie producenta.
Często można tam znaleźć nawet kalkulator do obliczania grzejników dla określonej kubatury pomieszczenia i parametrów instalacji grzewczej.
Jest tu jedna subtelność: prawie zawsze producent oblicza przenoszenie ciepła przez grzejnik - akumulatory grzewcze, konwektor lub klimakonwektor - dla bardzo określonej różnicy temperatur między czynnikiem chłodzącym a pomieszczeniem, równej 70C. W realiach rosyjskich takie parametry są często nieosiągalnym ideałem.
Wreszcie możliwe jest proste, aczkolwiek przybliżone, obliczenie mocy grzejnika na podstawie liczby sekcji.
Grzejniki bimetaliczne
Obliczenie bimetalicznych grzejników opiera się na ogólnych wymiarach przekroju.
Weźmy dane z terenu zakładu bolszewickiego:
- W przypadku odcinka o odległości od środka do środka połączeń wynoszącej 500 milimetrów, przenoszenie ciepła wynosi 165 watów.
- W przypadku sekcji 400 mm 143 watów.
- 300 mm - 120 watów.
- 250 mm - 102 watów.
10 odcinków z półmetrowym odstępem między osiami połączeń da nam 1650 watów ciepła.
Grzejniki aluminiowe
Obliczenie grzejników aluminiowych opiera się na następujących wartościach (dane dla włoskich grzejników Calidor i Solar):
- Sekcja z odległością środkową 500 milimetrów wydziela 178-182 watów ciepła.
- Przy odległości od środka do środka wynoszącej 350 milimetrów, przenoszenie ciepła sekcji spada do 145-150 watów.
Grzejniki stalowe
A jak obliczyć grzejniki z płytami stalowymi? W końcu nie mają sekcji, z których liczby można oprzeć formułę obliczeniową.
Tutaj kluczowymi parametrami są ponownie odległość osi i długość grzejnika. Ponadto producenci zalecają wzięcie pod uwagę sposobu podłączenia grzejnika: przy różnych metodach wstawiania do systemu grzewczego ogrzewanie, a tym samym moc cieplna mogą się również różnić.
Aby nie zanudzać czytelnika mnóstwem formuł w tekście, odnieśliśmy go po prostu do tabeli mocy gamy grzejników Korad.
Schemat uwzględnia wymiary grzejników i rodzaj podłączenia.
Grzejniki żeliwne
I tylko tutaj wszystko jest niezwykle proste: wszystkie żeliwne grzejniki produkowane w Rosji mają taką samą odległość od środka do środka połączeń, równą 500 milimetrom, i przenoszenie ciepła przy standardowej delcie temperatury 70 ° C, równej 180 watów na sekcję .
Połowa bitwy jest zakończona. Teraz wiemy, jak obliczyć liczbę sekcji lub urządzeń grzewczych o znanej wymaganej mocy cieplnej. Ale skąd mamy taką moc cieplną, jakiej potrzebujemy?
Obliczenia hydrauliczne zaopatrzenia w wodę
Oczywiście „obraz” obliczania ciepła do ogrzewania nie może być kompletny bez obliczenia takich charakterystyk, jak objętość i prędkość nośnika ciepła. W większości przypadków chłodziwo to zwykła woda w stanie skupienia w stanie ciekłym lub gazowym.
Zaleca się obliczenie rzeczywistej objętości nośnika ciepła poprzez zsumowanie wszystkich wnęk w systemie grzewczym. W przypadku korzystania z kotła jednoprzewodowego jest to najlepsza opcja. Przy stosowaniu kotłów dwuprzewodowych w systemie grzewczym należy wziąć pod uwagę zużycie ciepłej wody do celów higienicznych i innych celów domowych.
Obliczenie objętości wody ogrzewanej przez kocioł dwuprzewodowy w celu zapewnienia mieszkańcom ciepłej wody i podgrzania chłodziwa odbywa się poprzez zsumowanie objętości wewnętrznej obiegu grzewczego i rzeczywistych potrzeb użytkowników w podgrzewanej wodzie.
Objętość ciepłej wody w systemie grzewczym oblicza się według wzoru:
W = k * Pgdzie
- W - objętość nośnika ciepła;
- P. - moc kotła grzewczego;
- k - współczynnik mocy (liczba litrów na jednostkę mocy wynosi 13,5, zakres - 10-15 litrów).
W rezultacie ostateczna formuła wygląda następująco:
W = 13,5 * P
Natężenie przepływu czynnika grzewczego jest ostateczną oceną dynamiczną instalacji grzewczej, która charakteryzuje szybkość cyrkulacji cieczy w instalacji.
Ta wartość pomaga oszacować rodzaj i średnicę rurociągu:
V = (0,86 * P * μ) / ∆Tgdzie
- P. - moc kotła;
- μ - sprawność kotła;
- ∆T - różnica temperatur pomiędzy wodą zasilającą a wodą powrotną.
Wykorzystując powyższe metody obliczeń hydraulicznych możliwe będzie uzyskanie rzeczywistych parametrów, które są „fundamentem” przyszłego systemu ciepłowniczego.
Przykład 1
Konieczne jest ustalenie odpowiedniej ilości sekcji dla grzejnika M140-A, który zostanie zamontowany w pomieszczeniu znajdującym się na piętrze. Jednocześnie ściana jest zewnętrzna, pod parapetem nie ma wnęki. A odległość od niego do grzejnika to tylko 4 cm. Wysokość pomieszczenia 2,7 m. Qn = 1410 W, a tv = 18 ° C. Warunki podłączenia grzejnika: podłączenie do pionu jednorurowego typu sterowanego przepływem (zawór Dy20, KRT z wlotem 0,4 m); rozkład instalacji grzewczej jest górny, tg = 105 ° C, a natężenie przepływu chłodziwa przez pion wynosi Gst = 300 kg / h. Różnica temperatur między chłodziwem pionu zasilającego a rozważanym wynosi 2 ° C.
Określ średnią temperaturę w grzejniku:
tav = (105 - 2) - 0,5х1410х1,06х1,02х3,6 / (4,187х300) = 100,8 ° C.
Na podstawie uzyskanych danych obliczamy gęstość strumienia ciepła:
tav = 100,8 - 18 = 82,8 ° С
Należy zaznaczyć, że nastąpiła niewielka zmiana w poziomie zużycia wody (360 do 300 kg / h). Ten parametr prawie nie ma wpływu na qnp.
Qpr = 650 (82,8 / 70) 1 + 0,3 = 809 W / m2.
Następnie określamy poziom przenikania ciepła rur ułożonych poziomo (1g = 0,8 m) i pionowo (1w = 2,7 - 0,5 = 2,2 m). Aby to zrobić, użyj formuły Qtr = qwxlw + qgxlg.
Otrzymujemy:
Qtr = 93x2,2 + 115x0,8 = 296 W.
Obliczamy powierzchnię wymaganego grzejnika według wzoru Ap = Qnp / qnp i Qпp = Qп - µ trxQtr:
Ap = (1410-0,9x296) / 809 = 1,41m2.
Obliczamy wymaganą liczbę sekcji grzejnika M140-A, biorąc pod uwagę, że powierzchnia jednej sekcji wynosi 0,254 m2:
m2 (µ4 = 1,05, µ 3 = 0,97 + 0,06 / 1,41 = 1,01, używamy wzoru µ 3 = 0,97 + 0,06 / Ap i określamy:
N = (1,41 / 0,254) x (1,05 / 1,01) = 5,8. Oznacza to, że obliczenie zużycia ciepła do ogrzewania wykazało, że w pomieszczeniu należy zainstalować grzejnik składający się z 6 sekcji, aby uzyskać najbardziej komfortową temperaturę.
Przykład projektu termicznego
Przykładem obliczenia ciepła jest zwykły dom parterowy z czterema salonami, kuchnią, łazienką, „ogrodem zimowym” i pomieszczeniami gospodarczymi.
Fundament wykonany jest z monolitycznej płyty żelbetowej (20 cm), ściany zewnętrzne są betonowe (25 cm) z tynkiem, dach z belek drewnianych, dach metalowy i wełna mineralna (10 cm)
Wyznaczmy początkowe parametry domu niezbędne do obliczeń.
Wymiary budynku:
- wysokość podłogi - 3 m;
- małe okno z przodu iz tyłu budynku 1470 * 1420 mm;
- duże okno fasadowe 2080 * 1420 mm;
- drzwi wejściowe 2000 * 900 mm;
- tylne drzwi (wyjście na taras) 2000 * 1400 (700 + 700) mm.
Całkowita szerokość budynku to 9,5m2, długość 16m2. Ogrzewane będą tylko pokoje dzienne (4 szt.), Łazienka i kuchnia.
Aby dokładnie obliczyć straty ciepła na ścianach z obszaru ścian zewnętrznych, należy odjąć powierzchnię wszystkich okien i drzwi - jest to zupełnie inny rodzaj materiału o własnym oporze termicznym
Rozpoczynamy od obliczenia powierzchni materiałów jednorodnych:
- powierzchnia użytkowa - 152 m2;
- powierzchnia dachu - 180 m2, przy uwzględnieniu wysokości attyki 1,3 mi szerokości płatwi - 4 m;
- powierzchnia okna - 3 * 1,47 * 1,42 + 2,08 * 1,42 = 9,22 m2;
- powierzchnia bramy - 2 * 0,9 + 2 * 2 * 1,4 = 7,4 m2.
Powierzchnia ścian zewnętrznych wyniesie 51 * 3-9,22-7,4 = 136,38 m2.
Przejdźmy do obliczania strat ciepła dla każdego materiału:
- Qpol = S * ∆T * k / d = 152 * 20 * 0,2 / 1,7 = 357,65 W;
- Qroof = 180 * 40 * 0,1 / 0,05 = 14400 W;
- Qwindow = 9,22 * 40 * 0,36 / 0,5 = 265,54 W;
- Qdoor = 7,4 * 40 * 0,15 / 0,75 = 59,2 W;
A także Qwall jest równoważne 136,38 * 40 * 0,25 / 0,3 = 4546. Suma wszystkich strat ciepła wyniesie 19628,4 W.
W rezultacie obliczamy moc kotła: Рboiler = Qloss * Sheat_room * К / 100 = 19628,4 * (10,4 + 10,4 + 13,5 + 27,9 + 14,1 + 7,4) * 1,25 / 100 = 19628,4 * 83,7 * 1,25 / 100 = 20536,2 = 21 kW.
Obliczymy liczbę sekcji grzejników dla jednego z pomieszczeń. Dla wszystkich innych obliczenia są takie same. Na przykład pokój narożny (lewy dolny róg diagramu) ma 10,4 m2.
Stąd N = (100 * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C = (100 * 10,4 * 1,0 * 1,0 * 0,9 * 1,3 * 1,2 * 1,0 * 1,05) /180=8,5176=9.
To pomieszczenie wymaga 9 sekcji grzejnika o mocy cieplnej 180 W.
Przechodzimy do obliczania ilości chłodziwa w układzie - W = 13,5 * P = 13,5 * 21 = 283,5 litra. Oznacza to, że prędkość chłodziwa będzie wynosić: V = (0,86 * P * μ) / ∆T = (0,86 * 21000 * 0,9) /20 = 812,7 litra.
W rezultacie całkowity obrót całej objętości chłodziwa w systemie będzie odpowiadał 2,87 razy na godzinę.
Wybór artykułów dotyczących obliczeń termicznych pomoże określić dokładne parametry elementów systemu grzewczego:
- Obliczanie systemu ogrzewania prywatnego domu: zasady i przykłady obliczeń
- Obliczenia cieplne budynku: specyfika i formuły wykonywania obliczeń + przykłady praktyczne
Całkowite straty ciepła w sieciach ciepłowniczych
W wyniku oględzin sieci ciepłowniczej stwierdzono, że
- 60% rurociągów sieci ciepłowniczych izolowanych jest wełną szklaną przy 70% zużyciu,
- 30% ekstrudowana pianka polistyrenowa typu TERMOPLEX oraz
- 10% spieniony polietylen.
| Izolacja cieplna | Całkowite straty energii cieplnej w sieciach ciepłowniczych z uwzględnieniem procentowego pokrycia i zużycia, kW | Obliczanie strat ciepła w sieciach ciepłowniczych z uwzględnieniem procentowego pokrycia i zużycia, Gcal / godz |
| Wełna szklana | 803,589 | 0,69092 |
| TERMOPLEX | 219,180 | 0,18845 |
| Spieniony polietylen | 86,468 | 0,07434 |
| Całkowity: | 1109,238 | 0,95372 |
Najlepsza formuła do obliczenia
Tabela z przykładami obliczania wody grzejników w systemie grzewczym.
Należy powiedzieć, że ani pierwsza, ani druga formuła nie pozwalają obliczyć różnic między stratami ciepła budynku w zależności od przegrody zewnętrznej budynku i zastosowanych w nim konstrukcji izolacyjnych.Aby jak najdokładniej dokonać niezbędnych obliczeń, należy posłużyć się nieco skomplikowaną formułą, dzięki której będzie można pozbyć się znacznych kosztów. Wzór wygląda następująco: Qt (kW / h) = (100 W / m2 × S (m2) × K1 × K2 × K3 × K4 × K5 × K6 × K7) / 1000 (ilość zużycia gazu do ogrzewania nie jest uwzględnić). W tym przypadku S to powierzchnia pomieszczenia. W / m2 reprezentuje określoną wartość strat ciepła, obejmuje to wszystkie wskaźniki zużycia ciepła - ściany, okna itp. Każdy współczynnik jest mnożony przez następny iw tym przypadku oznacza jeden lub drugi wskaźnik ucieczki ciepła.
K1 to współczynnik zużycia energii cieplnej przez okna, który przyjmuje wartości 0,85, 1, 1,27, które będą się różnić w zależności od jakości zastosowanych okien i ich izolacji. K2 - ilość zużycia ciepła przez ściany. Współczynnik ten ma takie same parametry jak w przypadku utraty ciepła przez okna. Może się różnić w zależności od izolacji termicznej ścian (słaba izolacja termiczna - 1,27, średnia (przy zastosowaniu specjalnych grzejników) - 1, wysoki poziom izolacji termicznej ma współczynnik 0,854). K3 jest wskaźnikiem określającym stosunek powierzchni zarówno okien, jak i podłóg (50% - 1,2, 40% - 1,1, 30% - 1,0, 20% - 0,9, 10% - 0,8), kolejnym współczynnikiem jest temperatura na zewnątrz pomieszczenie (K4 = -35 stopni - 1,5; -25 stopni - 1,3; -20 stopni - 1,1; -15 stopni - 0,9; -10 stopni - 0,7).
K5 w tym wzorze jest współczynnikiem, który odzwierciedla liczbę ścian zwróconych na zewnątrz (4 ściany - 1,4; 3 ściany - 1,3; 2 ściany - 1,2; 1 ściana - 1,1). K6 reprezentuje rodzaj izolacji pomieszczenia powyżej tego, dla którego wykonywane są te obliczenia. Jeśli jest ogrzewany, współczynnik wyniesie 0,8, jeśli jest ciepły strych, to 0,9, jeśli to pomieszczenie nie jest w żaden sposób ogrzewane, współczynnik wyniesie 1. I ostatni współczynnik, który jest używany przy obliczaniu zgodnie z tym Wzór wskazuje wysokość sufitów w pomieszczeniu. Jeśli wysokość wynosi 4,5 metra, stosunek wynosi 1,2; 4 metry - 1,15; 3,5 metra - 1,1; 3 metry - 1,05; 2,5 metra - 1.
