Toplotni izračun ogrevalnega sistema: kako pravilno izračunati obremenitev sistema

Projektiranje in toplotni izračun ogrevalnega sistema je obvezna faza pri urejanju ogrevanja doma.Glavna naloga računskih dejavnosti je določitev optimalnih parametrov kotlovskega in radiatorskega sistema.

Strinjam se, na prvi pogled se morda zdi, da lahko toplotnotehnične izračune izvaja samo inženir. Vendar ni vse tako zapleteno. Če poznate algoritem dejanj, boste lahko samostojno opravili potrebne izračune.

Članek podrobno opisuje postopek izračuna in vsebuje vse potrebne formule. Za boljše razumevanje smo pripravili primer toplotnega izračuna za zasebni dom.

Toplotni izračun ogrevanja: splošni postopek

Klasični toplotni izračun ogrevalnega sistema je konsolidiran tehnični dokument, ki vključuje obvezne standardne metode izračuna po korakih.

Toda preden preučite te izračune glavnih parametrov, se morate odločiti za koncept samega ogrevalnega sistema.

Za ogrevalni sistem je značilno prisilno dovajanje in nehoteno odvajanje toplote v prostor.

Glavne naloge izračuna in načrtovanja ogrevalnega sistema:

• najbolj zanesljivo določa toplotne izgube;
• določiti količino in pogoje uporabe hladilne tekočine;
• čim bolj natančno izberite elemente nastajanja, gibanja in prenosa toplote.

Med gradnjo ogrevalni sistemi Na začetku je potrebno zbrati različne podatke o prostoru/zgradbi, kjer se bo ogrevalni sistem uporabljal. Po izračunu toplotnih parametrov sistema analizirajte rezultate aritmetičnih operacij.

Na podlagi pridobljenih podatkov se izberejo komponente ogrevalnega sistema, sledi nakup, montaža in zagon.

Ogrevanje je večkomponentni sistem za zagotavljanje dovoljenega temperaturnega režima v prostoru/stavbi.Je ločen del komunikacijskega kompleksa sodobnega stanovanjskega prostora

Omeniti velja, da ta metoda toplotnega izračuna omogoča precej natančen izračun velikega števila količin, ki natančno opisujejo prihodnji ogrevalni sistem.

Kot rezultat toplotnega izračuna bodo na voljo naslednje informacije:

• število toplotnih izgub, moč kotla;
• število in tip toplotnih radiatorjev za vsak prostor posebej;
• hidravlične značilnosti cevovoda;
• prostornina, hitrost hladilne tekočine, moč toplotne črpalke.

Toplotni izračuni niso teoretične skice, temveč natančni in razumni rezultati, ki jih je priporočljivo uporabiti v praksi pri izbiri komponent ogrevalnega sistema.

Standardi za pogoje sobne temperature

Pred izvedbo kakršnih koli izračunov sistemskih parametrov je potrebno vsaj poznati vrstni red pričakovanih rezultatov in imeti tudi standardizirane značilnosti nekaterih tabelarnih vrednosti, ki jih je treba nadomestiti s formulami ali jih voditi. .

Z izračunom parametrov s takšnimi konstantami ste lahko prepričani v zanesljivost želenega dinamičnega ali konstantnega parametra sistema.

Za prostore različnih namenov obstajajo referenčni standardi za temperaturne razmere v stanovanjskih in nestanovanjskih prostorih. Ti standardi so vključeni v tako imenovane GOST

Za ogrevalni sistem je eden od teh globalnih parametrov sobna temperatura, ki mora biti konstantna ne glede na letni čas in okoljske razmere.

V skladu s predpisi sanitarnih standardov in pravil obstajajo razlike v temperaturi glede na poletno in zimsko obdobje v letu.Za temperaturni režim prostora v poletni sezoni je odgovoren klimatski sistem, načelo njegovega izračuna je podrobno opisano v Ta članek.

Toda sobno temperaturo pozimi zagotavlja ogrevalni sistem. Zato nas zanimajo temperaturna območja in njihova toleranca odstopanja za zimsko sezono.

Večina regulativnih dokumentov določa naslednja temperaturna območja, ki osebi omogočajo udobno bivanje v prostoru.

Za nestanovanjske pisarniške prostore s površino do 100 m²:

• 22-24°C — optimalna temperatura zraka;
• 1°C — dovoljeno nihanje.

Za pisarniške prostore s površino več kot 100 m² temperatura je 21-23°C. Za nestanovanjske industrijske prostore se temperaturna območja močno razlikujejo glede na namen prostora in uveljavljene standarde varstva pri delu.

Vsaka oseba ima svojo udobno sobno temperaturo. Nekateri ljudje imajo radi, da je v sobi zelo toplo, drugi se počutijo udobno, ko je soba hladna - vse je zelo individualno

Kar zadeva stanovanjske prostore: stanovanja, zasebne hiše, posestva itd., Obstajajo določena temperaturna območja, ki jih je mogoče prilagoditi glede na želje stanovalcev.

Pa vendar imamo za določene prostore stanovanja in hiše:

• 20-22°С - dnevna soba, vključno z otroško sobo, toleranca ±2°С -
• 19-21°С — kuhinja, WC, toleranca ±2°С;
• 24-26°C — kopalnica, tuš, bazen, toleranca ±1°С;
• 16-18°С — hodniki, veže, stopnišča, shrambe, toleranca +3°C

Pomembno je omeniti, da obstaja več osnovnih parametrov, ki vplivajo na temperaturo v prostoru in na katere se morate osredotočiti pri izračunu ogrevalnega sistema: vlažnost (40-60%), koncentracija kisika in ogljikovega dioksida v zraku ( 250:1), masa hitrosti gibanja zraka (0,13-0,25 m/s) itd.

Izračun toplotne izgube v hiši

Po drugem zakonu termodinamike (šolska fizika) ni spontanega prenosa energije z manj segretih na bolj segrete mini ali makro objekte. Poseben primer tega zakona je »stremenje« k ustvarjanju temperaturnega ravnovesja med dvema termodinamičnima sistemoma.

Na primer, prvi sistem je okolje s temperaturo -20°C, drugi sistem je zgradba z notranjo temperaturo +20°C. Po zgornjem zakonu si bosta ta dva sistema prizadevala za ravnotežje z izmenjavo energije. To se bo zgodilo s pomočjo toplotnih izgub iz drugega sistema in hlajenja v prvem.

Vsekakor lahko rečemo, da je temperatura okolice odvisna od zemljepisne širine, na kateri se nahaja zasebna hiša. In temperaturna razlika vpliva na količino uhajanja toplote iz stavbe (+)

Toplotne izgube se nanašajo na nehoteno sproščanje toplote (energije) iz nekega predmeta (hiša, stanovanje). Za običajno stanovanje ta proces ni tako "opazen" v primerjavi z zasebno hišo, saj se stanovanje nahaja znotraj stavbe in "meji" na druga stanovanja.

V zasebni hiši toplota v eni ali drugi meri uhaja skozi zunanje stene, tla, streho, okna in vrata.

Če poznamo količino toplotne izgube za najbolj neugodne vremenske razmere in značilnosti teh razmer, je mogoče z visoko natančnostjo izračunati moč ogrevalnega sistema.

Torej se količina uhajanja toplote iz stavbe izračuna po naslednji formuli:

Q=Q_nadstropje+Q_zid+Q_okno+Q_streha+Q_vrata+…+Q_jaz, Kje

Qi — prostornina toplotne izgube iz homogenega tipa ovoja stavbe.

Vsaka komponenta formule se izračuna po formuli:

Q=S*∆T/R, Kje

• Q – uhajanje toplote, V;
• S - površina določene vrste zgradbe, sq. m;
• ∆T – razlika med temperaturo zunanjega in notranjega zraka, °C;
• R – toplotna odpornost določene vrste konstrukcije, m²*°C/W.

Priporočljivo je vzeti samo vrednost toplotnega upora za realno obstoječe materiale iz pomožnih tabel.

Poleg tega lahko toplotno upornost dobimo z naslednjim razmerjem:

R=d/k, Kje

• R – toplotna odpornost, (m²*K)/W;
• k – koeficient toplotne prevodnosti materiala, W/(m²*TO);
• d – debelina tega materiala, m.

Pri starih hišah z vlažno strešno konstrukcijo prihaja do uhajanja toplote skozi zgornji del stavbe, in sicer skozi streho in podstrešje. Izvajanje dejavnosti na izolacija stropa oz toplotna izolacija mansardne strehe reši ta problem.

Če izolirate podstrešje in streho, se lahko skupna toplotna izguba iz hiše znatno zmanjša

Obstaja več drugih vrst toplotnih izgub v hiši zaradi razpok v konstrukcijah, prezračevalnih sistemih, kuhinjskih napah ter odpiranju oken in vrat. Vendar ni smiselno upoštevati njihove prostornine, saj ne predstavljajo več kot 5% skupnega števila glavnih uhajanj toplote.

Določitev moči kotla

Za vzdrževanje temperaturne razlike med okoljem in temperaturo v hiši je potreben avtonomni ogrevalni sistem, ki vzdržuje želeno temperaturo v vsaki sobi zasebne hiše.

Ogrevalni sistem temelji na različnih vrste kotlovMotorji: tekoče ali trdo gorivo, električni ali plinski.

Kotel je centralna enota ogrevalnega sistema, ki proizvaja toploto. Glavna značilnost kotla je njegova moč, in sicer stopnja pretvorbe količine toplote na časovno enoto.

Po izračunu ogrevalne obremenitve dobimo zahtevano nazivno moč kotla.

Za običajno večsobno stanovanje se moč kotla izračuna s površino in specifično močjo:

R_kotel=(S_prostorov*R_specifična)/10, Kje

• S_prostorov — skupna površina ogrevanega prostora;
• R_specifična — specifična moč glede na podnebne razmere.

Toda ta formula ne upošteva toplotnih izgub, ki so v zasebni hiši zadostne.

Obstaja še eno razmerje, ki upošteva ta parameter:

R_kotel=(Q_izgube*S)/100, Kje

• R_kotel — moč kotla;
• Q_izgube — izguba toplote;
• S - ogrevan prostor.

Projektno moč kotla je treba povečati. Rezerva je potrebna, če nameravate kotel uporabljati za ogrevanje vode za kopalnico in kuhinjo.

V večini ogrevalnih sistemov zasebnih hiš je priporočljivo uporabiti ekspanzijsko posodo, v kateri bo shranjena oskrba s hladilno tekočino. Vsak zasebni dom potrebuje oskrbo s toplo vodo

Za zagotovitev rezerve moči kotla je treba zadnji formuli dodati varnostni faktor K:

R_kotel=(Q_izgube*S*K)/100, Kje

TO — bo enak 1,25, kar pomeni, da se bo konstrukcijska moč kotla povečala za 25%.

Tako moč kotla omogoča vzdrževanje standardne temperature zraka v prostorih stavbe, pa tudi začetno in dodatno količino tople vode v hiši.

Značilnosti izbire radiatorjev

Standardne komponente za zagotavljanje toplote v prostoru so radiatorji, paneli, sistemi talnega ogrevanja, konvektorji itd.Najpogostejši deli ogrevalnega sistema so radiatorji.

Toplotni radiator je posebna votla modularna konstrukcija iz zlitine z visoko toplotno disipacijo. Izdelan je iz jekla, aluminija, litega železa, keramike in drugih zlitin. Načelo delovanja grelnega radiatorja se zmanjša na sevanje energije iz hladilne tekočine v prostor prostora skozi "cvetne liste".

Masivne baterije iz litega železa je nadomestil aluminijast in bimetalni radiator. Enostavnost izdelave, visok prenos toplote, uspešna zasnova in dizajn so naredili ta izdelek priljubljen in razširjen instrument za oddajanje toplote v zaprtih prostorih.

Obstaja več metod izračun radiatorjev ogrevanja V sobi. Spodnji seznam metod je razvrščen glede na naraščajočo natančnost izračuna.

Možnosti izračuna:

1. Po območju. N=(S*100)/C, kjer je N število odsekov, S je površina prostora (m²), C - prenos toplote enega dela radiatorja (W, vzeto iz potnega lista ali potrdila za izdelek), 100 W - količina toplotnega toka, ki je potreben za ogrevanje 1 m² (empirična vrednost). Postavlja se vprašanje: kako upoštevati višino stropa prostora?
2. Po volumnu. N=(S*H*41)/C, kjer so N, S, C podobni. H - višina prostora, 41 W - količina toplotnega toka, potrebna za ogrevanje 1 m³ (empirična vrednost).
3. Glede na kvote. N=(100*S*k1*k2*k3*k4*k5*k6*k7)/C, kjer so N, S, C in 100 enaki. k1 - upoštevanje števila komor v oknu z dvojno zasteklitvijo prostora, k2 - toplotna izolacija sten, k3 - razmerje med površino okna in površino prostora, k4 - povprečna temperatura pod ničlo v najhladnejšem tednu zime, k5 - število zunanjih sten prostora (ki "segajo" na ulico), k6 - vrsta zgornje sobe, k7 - višina stropa.

To je najbolj natančna možnost za izračun števila odsekov. Seveda so rezultati frakcijskega izračuna vedno zaokroženi na naslednje celo število.

Hidravlični izračun oskrbe z vodo

Seveda "slika" izračuna toplote za ogrevanje ne more biti popolna brez izračuna takih značilnosti, kot sta prostornina in hitrost hladilne tekočine. V večini primerov je hladilno sredstvo navadna voda v tekočem ali plinastem agregatnem stanju.

Priporočljivo je izračunati dejansko količino hladilne tekočine s seštevanjem vseh votlin v ogrevalnem sistemu. Pri uporabi kotla z enim krogom je to najboljša možnost. Pri uporabi dvokrožnih kotlov v ogrevalnem sistemu je treba upoštevati porabo tople vode za higienske in druge gospodinjske namene.

Izračun količine vode, ki jo ogreva dvokrožni kotel za oskrbo prebivalcev s toplo vodo in ogrevanje hladilne tekočine, se izvede s seštevanjem notranje prostornine ogrevalnega kroga in dejanskih potreb uporabnikov po ogrevani vodi.

Količina tople vode v ogrevalnem sistemu se izračuna po formuli:

W=k*P, Kje

• W - prostornina hladilne tekočine;
• p — moč ogrevalnega kotla;
• k - faktor moči (število litrov na enoto moči, enako 13,5, razpon - 10-15 litrov).

Kot rezultat, končna formula izgleda takole:

Š = 13,5*P

Hitrost hladilne tekočine je končna dinamična ocena ogrevalnega sistema, ki označuje hitrost kroženja tekočine v sistemu.

Ta vrednost pomaga oceniti vrsto in premer cevovoda:

V=(0,86*P*μ)/∆T, Kje

• p — moč kotla;
• μ — učinkovitost kotla;
• ∆T - temperaturna razlika med dovodno in povratno vodo.

Z uporabo zgornjih metod hidravlični izračun, bo mogoče pridobiti realne parametre, ki so "temelj" bodočega ogrevalnega sistema.

Primer toplotnega izračuna

Kot primer toplotnega izračuna imamo navadno enonadstropno hišo s štirimi dnevnimi sobami, kuhinjo, kopalnico, "zimskim vrtom" in pomožnimi prostori.

Temelj je iz monolitne armiranobetonske plošče (20 cm), zunanje stene so betonske (25 cm) z ometom, streha je iz lesenih tramov, kritina je streha in mineralna volna (10 cm).

Določimo začetne parametre hiše, potrebne za izračune.

Mere zgradbe:

• višina tal - 3 m;
• majhno okno na sprednji in zadnji strani stavbe 1470*1420 mm;
• veliko fasadno okno 2080*1420 mm;
• vhodna vrata 2000*900 mm;
• zadnja vrata (izhod na teraso) 2000*1400 (700 + 700) mm.

Skupna širina objekta je 9,5 m², dolžina 16 m². Ogrevani bodo samo dnevni prostori (4 enote), kopalnica in kuhinja.

Za natančen izračun toplotne izgube na stenah morate od površine zunanjih sten odšteti površino vseh oken in vrat - to je popolnoma drugačna vrsta materiala z lastno toplotno odpornostjo

Začnemo z izračunom površin homogenih materialov:

• tlorisna površina - 152 m²;
• strešna površina - 180 m² , ob upoštevanju višine podstrešja je 1,3 m, širina gredice pa 4 m;
• površina okna - 3*1,47*1,42+2,08*1,42=9,22 m²;
• površina vrat - 2*0,9+2*2*1,4=7,4 m².

Površina zunanjih sten bo 51*3-9,22-7,4=136,38 m².

Preidimo na izračun toplotne izgube za vsak material:

• Q_nadstropje=S*∆T*k/d=152*20*0,2/1,7=357,65 W;
• Q_streha=180*40*0,1/0,05=14400 W;
• Q_okno=9,22*40*0,36/0,5=265,54 W;
• Q_vrata=7,4*40*0,15/0,75=59,2 W;

In tudi Q_zid enako 136,38*40*0,25/0,3=4546. Vsota vseh toplotnih izgub bo 19628,4 W.

Kot rezultat izračunamo moč kotla: P_kotel=Q_izgube*S_{ogrevanje_sob}*K/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.

Izračunali bomo število odsekov radiatorjev za eno od sob. Za vse ostale so izračuni podobni. Na primer, kotna soba (v levem spodnjem kotu diagrama) ima površino 10,4 m2.

To pomeni 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.

Za ta prostor je potrebnih 9 sekcij grelnega radiatorja s toplotno močjo 180 W.

Preidimo na izračun količine hladilne tekočine v sistemu - W=13,5*P=13,5*21=283,5 l. To pomeni, da bo hitrost hladilne tekočine: V=(0,86*P*μ)/∆T=(0,86*21000*0,9)/20=812,7 l.

Posledično bo celoten obrat celotne količine hladilne tekočine v sistemu enak 2,87-krat na uro.

Izbor člankov o toplotnih izračunih vam bo pomagal določiti natančne parametre elementov ogrevalnega sistema:

1. Izračun ogrevalnega sistema zasebne hiše: pravila in primeri izračuna
2. Toplotnotehnični izračun stavbe: posebnosti in formule za izvedbo izračunov + praktični primeri

Zaključki in uporaben video na to temo

Preprost izračun ogrevalnega sistema za zasebni dom je predstavljen v naslednjem pregledu:

Spodaj so prikazane vse podrobnosti in splošno sprejete metode za izračun toplotne izgube stavbe:

Druga možnost za izračun puščanja toplote v tipični zasebni hiši:

Ta videoposnetek opisuje značilnosti kroženja nosilcev energije za ogrevanje doma:

Toplotni izračun ogrevalnega sistema je individualne narave in ga je treba izvesti kompetentno in skrbno. Čim natančnejši so izračuni, tem manj bodo morali lastniki podeželske hiše med delovanjem preplačati.

Ali imate izkušnje z izvajanjem toplotnih izračunov ogrevalnega sistema? Ali imate še vedno vprašanja o tej temi? Prosimo, delite svoje mnenje in pustite komentarje. Blok za povratne informacije se nahaja spodaj.