Hidravlični izračun ogrevalnega sistema na konkretnem primeru

Ogrevanje na osnovi kroženja tople vode je najpogostejša možnost za ureditev zasebnega doma.Za kompetenten razvoj sistema so potrebni predhodni rezultati analize, tako imenovani hidravlični izračun ogrevalnega sistema, ki povezuje tlak v vseh odsekih omrežja s premeri cevi.

Predstavljeni članek podrobno opisuje metodologijo izračuna. Da bi bolje razumeli algoritem dejanj, smo postopek izračuna pogledali na posebnem primeru.

Z upoštevanjem opisanega zaporedja bo mogoče določiti optimalen premer cevovoda, število grelnih naprav, moč kotla in druge parametre sistema, potrebne za ureditev učinkovite individualne oskrbe s toploto.

Pojem hidravličnega izračuna

Odločilni dejavnik tehnološkega razvoja ogrevalnih sistemov so bili običajni prihranki energije. Želja po prihranku denarja nas sili k previdnejšemu pristopu k načrtovanju, izbiri materialov, načinu namestitve in delovanju ogrevanja za dom.

Če se torej odločite za ustvarjanje edinstvenega in predvsem ekonomičnega ogrevalnega sistema za svoje stanovanje ali hišo, priporočamo, da se seznanite s pravili izračuna in načrtovanja.

Preden določite hidravlični izračun sistema, morate jasno in jasno razumeti, da se individualni ogrevalni sistem stanovanja ali hiše običajno nahaja za red velikosti višje glede na sistem centralnega ogrevanja velike stavbe.

Osebni ogrevalni sistem temelji na bistveno drugačnem pristopu k konceptom virov toplote in energije.

Bistvo hidravličnega izračuna je, da pretok hladilne tekočine ni nastavljen vnaprej z znatnim približevanjem dejanskim parametrom, temveč se določi s povezovanjem premerov cevovoda s parametri tlaka v vseh obročih sistema.

Dovolj je, da izvedemo trivialno primerjavo teh sistemov glede na naslednje parametre.

1. Sistem centralnega ogrevanja (kotlovnica-hiša-stanovanje) temelji na standardnih vrstah energentov - premog, plin. V avtonomnem sistemu lahko uporabite skoraj vsako snov, ki ima visoko specifično toploto zgorevanja, ali kombinacijo več tekočih, trdnih ali zrnatih materialov.
2. DSP je zgrajen na običajnih elementih: kovinske cevi, "nerodne" baterije, zaporni ventili. Individualni ogrevalni sistem vam omogoča kombiniranje različnih elementov: večdelni radiatorji z dobrim prenosom toplote, visokotehnološki termostati, različne vrste cevi (PVC in baker), pipe, čepi, armature in seveda lastni varčnejši kotli, obtočne črpalke.
3. Če greste v stanovanje tipične panelne hiše, zgrajene pred 20-40 leti, vidimo, da se ogrevalni sistem zmanjša na prisotnost 7-sekcijske baterije pod oknom v vsaki sobi stanovanja in navpične cevi skozi celotno hišo (dvižni vod), s katerim lahko »komunicirate« s sosedi zgoraj/spodaj. Avtonomni ogrevalni sistem (AHS) vam omogoča izgradnjo sistema katere koli kompleksnosti ob upoštevanju individualnih želja prebivalcev stanovanja.
4. Za razliko od DSP ločen ogrevalni sistem upošteva dokaj impresiven seznam parametrov, ki vplivajo na prenos, porabo energije in toplotne izgube. Temperaturni pogoji okolice, zahtevano temperaturno območje v prostorih, površina in prostornina prostora, število oken in vrat, namembnost prostorov itd.

Tako je hidravlični izračun ogrevalnega sistema (HRSO) pogojni niz izračunanih značilnosti ogrevalnega sistema, ki zagotavlja izčrpne informacije o takih parametrih, kot so premer cevi, število radiatorjev in ventili.

Ta vrsta radiatorja je bila nameščena v večini panelnih hiš v postsovjetskem prostoru. Prihranki pri materialih in pomanjkanje oblikovalskih idej so očitni

GRSO vam omogoča, da pravilno izberete vodno obročno črpalko (ogrevalni kotel) za transport tople vode do končnih elementov ogrevalnega sistema (radiatorjev) in imate kot končni rezultat čim bolj uravnotežen sistem, kar neposredno vpliva na finančne vložke v ogrevanje doma. .

Druga vrsta ogrevalnega radiatorja za DSP. To je bolj vsestranski izdelek, ki ima lahko poljubno število reber. Na ta način lahko povečate ali zmanjšate območje izmenjave toplote

Zaporedje korakov izračuna

Ko govorimo o izračunu ogrevalnega sistema, ugotavljamo, da je ta postopek najbolj sporen in pomemben v smislu načrtovanja.

Preden izvedete izračun, morate opraviti predhodno analizo prihodnjega sistema, na primer:

• vzpostaviti toplotno ravnovesje v vseh in posebej v vsaki sobi stanovanja;
• odobriti termostate, ventile in regulatorje tlaka;
• izberite radiatorje, površine za izmenjavo toplote, plošče za prenos toplote;
• določite področja sistema z največjim in najmanjšim pretokom hladilne tekočine.

Poleg tega je treba določiti splošno shemo za transport hladilne tekočine: polno in majhno vezje, enocevni sistem oz dvocevni glavni.

Kot rezultat hidravličnega izračuna dobimo več pomembnih karakteristik hidravličnega sistema, ki dajejo odgovore na naslednja vprašanja:

• kakšna mora biti moč vira ogrevanja;
• kakšna je pretok in hitrost hladilne tekočine;
• kakšen je potreben premer glavnega toplovoda;
• kakšne so možne izgube toplote in masa samega hladilnega sredstva.

Drug pomemben vidik hidravličnega izračuna je postopek za uravnoteženje (povezavo) vseh delov (vej) sistema v ekstremnih toplotnih razmerah z uporabo krmilnih naprav.

Obstaja več glavnih vrst ogrevalnih izdelkov: litoželezni in aluminijasti večdelni, jekleni paneli, bimetalni radiatorji in kovektorji. Toda najpogostejši so aluminijasti večdelni radiatorji

Projektno območje glavnega cevovoda je odsek s stalnim premerom samega glavnega voda, pa tudi s stalnim pretokom tople vode, ki je določen s formulo za toplotno bilanco prostorov. Naštevanje konstrukcijskih območij se začne od črpalke ali vira toplote.

Primer začetnih pogojev

Za natančnejšo razlago vseh podrobnosti hidravličnega izračuna vzemimo konkreten primer običajnega bivalnega prostora. Imamo klasično 2-sobno stanovanje v panelni hiši v skupni izmeri 65,54 m2.²ki zajema dve sobi, kuhinjo, ločen wc in kopalnico, dvojni hodnik, dvojni balkon.

Po predaji v uporabo smo prejeli naslednje informacije glede pripravljenosti stanovanja.Opisano stanovanje obsega stene iz monolitne armiranobetonske konstrukcije obdelane s kitom in temeljnim premazom, profilna okna z dvokomornim steklom, stiskana notranja vrata, v kopalnici keramične ploščice.

Tipična 9-nadstropna panelna hiša s štirimi vhodi. V vsaki etaži so po 3 stanovanja: eno 2-sobno in dve 3-sobno. Stanovanje se nahaja v petem nadstropju

Poleg tega je predstavljeno ohišje že opremljeno z bakreno napeljavo, razdelilniki in ločeno ploščo, plinskim štedilnikom, kadjo, umivalnikom, straniščem, grelcem za brisače in umivalnikom.

In kar je najpomembnejše, dnevne sobe, kopalnica in kuhinja že imajo aluminijaste radiatorje. Odprto ostaja vprašanje glede cevi in ​​kotla.

Kako se zbirajo podatki

Hidravlični izračun sistema večinoma temelji na izračunih, povezanih z izračunom ogrevanja glede na površino prostora.

Zato je potrebno imeti naslednje podatke:

• površina vsake posamezne sobe;
• dimenzije okenskih in vratnih priključkov (notranja vrata praktično nimajo vpliva na toplotne izgube);
• podnebne razmere, značilnosti regije.

Izhajali bomo iz naslednjih podatkov. Skupni prostor - 18,83 m², spalnica - 14,86 m², kuhinja - 10,46 m², balkon - 7,83 m² (seštevek), hodnik - 9,72 m² (količina), kopalnica - 3,60 m², WC - 1,5 m². Vhodna vrata - 2,20 m², okno skupne sobe - 8,1 m², okno spalnice - 1,96 m², kuhinjsko okno - 1,96 m².

Višina sten stanovanja je 2 metra 70 cm Zunanje stene so iz betona razreda B7 plus notranji omet debeline 300 mm. Notranje stene in predelne stene - nosilne 120 mm, navadne - 80 mm. Tla in s tem strop so iz betonskih talnih plošč razreda B15 debeline 200 mm.

Razporeditev tega stanovanja omogoča ustvarjanje ene same ogrevalne veje, ki poteka skozi kuhinjo, spalnico in dnevno sobo, kar bo zagotovilo povprečno temperaturo 20-22⁰C v sobah (+)

Kaj pa okolje? Apartma se nahaja v hiši, ki se nahaja sredi mikro okrožja majhnega mesta. Mesto se nahaja v določeni nižini, nadmorska višina je 130-150 m, podnebje je zmerno celinsko s hladnimi zimami in dokaj toplimi poletji.

Povprečna letna temperatura je +7,6°C. Povprečna januarska temperatura je -6,6°C, julijska +18,7°C. Veter - 3,5 m/s, povprečna zračna vlaga - 74 %, padavine 569 mm.

Če analiziramo podnebne razmere v regiji, je treba opozoriti, da imamo opravka s širokim razponom temperatur, kar posledično vpliva na posebne zahteve za prilagoditev ogrevalnega sistema stanovanja.

Moč generatorja toplote

Ena glavnih komponent ogrevalnega sistema je kotel: električni, plinski, kombinirani - na tej stopnji ni pomembno. Ker je za nas pomembna njegova glavna značilnost - moč, to je količina energije na enoto časa, ki bo porabljena za ogrevanje.

Moč samega kotla je določena s spodnjo formulo:

Wboiler = (Soba*Wshare) / 10,

Kje:

• Mesto - vsota površin vseh prostorov, ki potrebujejo ogrevanje;
• Wdel — specifična moč ob upoštevanju podnebnih razmer na lokaciji (zato je bilo potrebno poznati podnebje regije).

Običajno imamo za različna podnebna območja naslednje podatke:

• severne regije — 1,5 — 2 kW/m²;
• osrednje območje — 1 — 1,5 kW/m²;
• južne regije — 0,6 — 1 kW/m².

Te številke so precej poljubne, a kljub temu dajejo jasen številčni odgovor o vplivu okolja na ogrevalni sistem stanovanja.

Na tem zemljevidu so prikazana podnebna območja z različnimi temperaturnimi režimi. Lokacija ohišja glede na območje določa, koliko energije je treba porabiti za ogrevanje kvadratnega metra kWatov energije (+)

Količina površine stanovanja, ki jo je treba ogrevati, je enaka celotni površini stanovanja in je enaka, to je 65,54-1,80-6,03 = 57,71 m2 (minus balkon). Specifična moč kotla za osrednjo regijo z mrzlimi zimami je 1,4 kW/m2. Tako je v našem primeru izračunana moč ogrevalnega kotla enaka 8,08 kW.

Dinamični parametri hladilne tekočine

Preidemo na naslednjo stopnjo izračunov - analizo porabe hladilne tekočine. V večini primerov se sistem ogrevanja stanovanja razlikuje od drugih sistemov - to je posledica števila grelnih plošč in dolžine cevovoda. Tlak se uporablja kot dodatna "gonilna sila" za navpični pretok skozi sistem.

V zasebnih eno- in večnadstropnih stavbah, starih panelnih stanovanjskih hišah se uporabljajo visokotlačni ogrevalni sistemi, ki omogočajo transport snovi, ki oddaja toploto, do vseh odsekov razvejanega, večkrožnega ogrevalnega sistema in dvig vode do celotne višine (do 14. nadstropja) stavbe.

Nasprotno, običajno 2- ali 3-sobno stanovanje z avtonomnim ogrevanjem nima tako raznolikih obročev in vej sistema, ne vključuje več kot treh tokokrogov.

To pomeni, da se hladilno sredstvo prenaša po naravnem procesu pretoka vode. Lahko pa uporabite tudi obtočne črpalke, ogrevanje je na plinski/električni kotel.

Za ogrevanje prostorov, večjih od 100 m, priporočamo uporabo obtočne črpalke². Črpalka je lahko nameščena pred ali za kotlom, običajno pa je nameščena na "povratni" strani - nižja temperatura tekočine, manjša zračnost, daljša življenjska doba črpalke.

Strokovnjaki na področju načrtovanja in vgradnje ogrevalnih sistemov opredeljujejo dva glavna pristopa glede izračuna prostornine hladilne tekočine:

1. Glede na dejansko zmogljivost sistema. Brez izjeme se seštejejo vse prostornine votlin, v katere bo tekel tok tople vode: vsota posameznih odsekov cevi, odsekov radiatorjev itd. Toda to je precej delovno intenzivna možnost.
2. Glede na moč kotla. Tu se mnenja strokovnjakov zelo razlikujejo, nekateri pravijo 10, drugi 15 litrov na enoto moči kotla.

S pragmatičnega vidika morate upoštevati dejstvo, da ogrevalni sistem verjetno ne bo oskrboval samo s toplo vodo za prostor, ampak tudi ogreval vodo za kad/tuš, umivalnik, umivalnik in sušilni stroj ter morda za hidromasažo ali jacuzzi. Ta možnost je preprostejša.

Zato v tem primeru priporočamo nastavitev 13,5 litra na enoto moči. Če to številko pomnožimo z močjo kotla (8,08 kW), dobimo ocenjeno prostornino vodne mase - 109,08 litra.

Izračunana hitrost hladilne tekočine v sistemu je ravno parameter, ki vam omogoča, da izberete določen premer cevi za ogrevalni sistem.

Izračuna se po naslednji formuli:

V = (0,86*W*k)/t-to,

Kje:

• W — moč kotla;
• t — temperatura dobavljene vode;
• do — temperatura vode v povratnem krogu;
• k — učinkovitost kotla (0,95 za plinski kotel).

Če nadomestimo izračunane podatke v formulo, dobimo: (0,86 * 8080 * 0,95) / 80-60 = 6601,36 / 20 = 330 kg / h.Tako se v eni uri skozi sistem premakne 330 litrov hladilne tekočine (vode), kapaciteta sistema pa je približno 110 litrov.

Določitev premera cevi

Za končno določitev premera in debeline ogrevalnih cevi je treba še razpravljati o vprašanju toplotne izgube.

Največja količina toplote zapusti prostor skozi stene - do 40%, skozi okna - 15%, tla - 10%, vse ostalo skozi strop/streho. Za stanovanje so značilne izgube predvsem skozi okna in balkonske module

Obstaja več vrst toplotnih izgub v ogrevanih prostorih:

1. Izguba tlaka v pretoku cevi. Ta parameter je neposredno sorazmeren zmnožku specifične izgube zaradi trenja znotraj cevi (ki jo zagotovi proizvajalec) in celotne dolžine cevi. Toda glede na trenutno nalogo lahko takšne izgube zanemarimo.
2. Izguba tlaka pri lokalnih uporih cevi — stroški toplote pri opremi in notranji opremi. Toda glede na pogoje problema, majhno število okovjev in število radiatorjev, lahko takšne izgube zanemarimo.
3. Toplotne izgube glede na lokacijo stanovanja. Obstaja še ena vrsta toplotnih stroškov, ki pa so bolj povezani z lokacijo prostora glede na ostalo stavbo. Za običajno stanovanje, ki se nahaja v sredini hiše in meji na ostala stanovanja levo/desno/zgoraj/spodaj, so toplotne izgube skozi stranske stene, strop in tla skoraj enake “0”.

Upoštevate lahko le izgube skozi prednji del stanovanja - balkon in osrednje okno skupnega prostora. Toda to težavo je mogoče rešiti z dodajanjem 2-3 odsekov vsakemu radiatorju.

Premer cevi je izbran glede na pretok hladilne tekočine in hitrost njenega kroženja v ogrevalnem vodu

Če analiziramo zgornje podatke, je treba opozoriti, da je za izračunano hitrost tople vode v ogrevalnem sistemu znana tabela hitrosti gibanja delcev vode glede na steno cevi v vodoravnem položaju 0,3-0,7 m / s.

V pomoč mojstru predstavljamo tako imenovano kontrolno listo za izvedbo izračunov za tipični hidravlični izračun ogrevalnega sistema:

• zbiranje podatkov in izračun moči kotla;
• prostornina in hitrost hladilne tekočine;
• toplotne izgube in premer cevi.

Včasih lahko pri izračunih dobite dovolj velik premer cevi, da pokrije izračunano količino hladilne tekočine. To težavo lahko rešimo s povečanjem prostornine kotla ali dodajanjem dodatne ekspanzijske posode.

Na naši spletni strani je blok člankov, posvečenih izračunu ogrevalnega sistema, priporočamo, da preberete:

1. Toplotni izračun ogrevalnega sistema: kako pravilno izračunati obremenitev sistema
2. Izračun ogrevanja vode: formule, pravila, primeri izvedbe
3. Toplotnotehnični izračun stavbe: posebnosti in formule za izvedbo izračunov + praktični primeri

Zaključki in uporaben video na to temo

Značilnosti, prednosti in slabosti sistemov naravnega in prisilnega kroženja hladilne tekočine za ogrevalne sisteme:

Če povzamemo hidravlične izračune, smo dobili specifične fizikalne lastnosti bodočega ogrevalnega sistema.

Seveda je to poenostavljena shema izračuna, ki zagotavlja približne podatke o hidravličnih izračunih za ogrevalni sistem tipičnega dvosobnega stanovanja.

Ali poskušate sami narediti hidravlični izračun vašega ogrevalnega sistema? Ali pa se morda ne strinjate s predstavljenim gradivom? Čakamo na vaše komentarje in vprašanja - blok za povratne informacije se nahaja spodaj.