Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Projektowanie i obliczenia cieplne systemu grzewczego są obowiązkowym etapem w aranżacji ogrzewania domu. Głównym zadaniem środków obliczeniowych jest określenie optymalnych parametrów kotła i systemu grzejników.

Zgadzam się, na pierwszy rzut oka może się wydawać, że obliczenia inżynierii cieplnej tylko przez inżyniera. Jednak nie wszystko jest takie trudne. Znając algorytm działań, będziesz mógł samodzielnie wykonać niezbędne obliczenia

W artykule opisano procedurę obliczania i podaje wszystkie niezbędne formuły. Dla lepszego zrozumienia przygotowaliśmy przykład obliczeń termicznych dla prywatnego domu.

Obliczanie cieplne ogrzewania: porządek ogólny

Klasyczna kalkulacja termiczna systemu grzewczego jest skonsolidowanym dokumentem technicznym, który zawiera obowiązkowe standardowe metody obliczeniowe krok po kroku.

Ale przed przestudiowaniem tych obliczeń głównych parametrów należy zdecydować o koncepcji samego systemu ogrzewania.

Obliczenia i kompetentne projektowanie autonomicznych obiegów grzewczych są niezbędne do wyboru urządzeń, które mogą ogrzewać dom w określonym obszarze Obliczenia są dokonywane w odniesieniu do najzimniejszego miesiąca w roku, tj. na okres maksymalnego obciążenia systemu Obliczenia uwzględniają straty występujące w otworach okiennych i drzwiowych, a także przez system wentylacyjny związany z ulicą. Charakterystyki cieplne konstrukcji budowlanych są zawsze brane pod uwagę, a jednym z zadań jest zachowanie ciepła Niezależny system ogrzewania prywatnego domu musi radzić sobie z nagrzewaniem powietrza wpływającego przez otwory wentylacyjne podczas okresu wentylacji i przez otwarte drzwi. Kocioł niezależnego systemu grzewczego musi radzić sobie z odzyskiwaniem strat ciepła. Jego moc powinna pozwolić na utrzymanie temperatury w domu + 20º С Po określeniu optymalnej mocy kotła wybierz najbardziej odpowiednią jednostkę dla wydajności i kosztów eksploatacji W przypadku systemów z wymuszonym ruchem chłodziwa przeprowadza się obliczenia hydrauliczne w celu wyboru pompy i optymalnej średnicy rur

System grzewczy charakteryzuje się wymuszonym przepływem i mimowolnym rozpraszaniem ciepła w pomieszczeniu.

Główne zadania obliczania i projektowania systemu grzewczego:

  • najbardziej niezawodnie określają straty ciepła;
  • określić liczbę i warunki stosowania chłodziwa;
  • najdokładniej wybierają elementy generacji, ruchu i uwalniania ciepła.

Podczas budowy systemu grzewczego konieczne jest początkowe zebranie różnych danych o pomieszczeniu / budynku, w którym będzie używany system grzewczy. Po obliczeniu parametrów termicznych systemu przeanalizuj wyniki operacji arytmetycznych.

Na podstawie uzyskanych danych, elementy systemu grzewczego są wybierane przy późniejszym zakupie, instalacji i uruchomieniu.

Ogrzewanie to wieloskładnikowy system zapewniający zatwierdzony stan temperatury w pomieszczeniu / budynku. Jest to oddzielna część kompleksu komunikacyjnego nowoczesnego mieszkania.

Warto zauważyć, że ta metoda obliczeń termicznych pozwala dość dokładnie obliczyć dużą liczbę wielkości, które opisują konkretnie przyszły system grzewczy.

W wyniku obliczeń termicznych dostępne będą następujące informacje:

  • liczba strat ciepła, moc kotła;
  • liczba i rodzaj grzejników dla każdego pomieszczenia oddzielnie;
  • charakterystyka hydrauliczna rurociągu;
  • objętość, prędkość płynu chłodzącego, moc pompy ciepła.

Obliczenia termiczne nie są szkicami teoretycznymi, ale dość dokładnymi i rozsądnymi wynikami, które zaleca się stosować w praktyce przy wyborze elementów systemu grzewczego.

Standardy warunków temperaturowych pomieszczeń

Przed przeprowadzeniem jakichkolwiek obliczeń parametrów systemu konieczne jest co najmniej poznanie kolejności oczekiwanych wyników, a także uzyskanie znormalizowanych charakterystyk niektórych wartości tabel, które należy zastąpić formułami lub kierować nimi.

Po wykonaniu obliczeń parametrów z takimi stałymi można być pewnym niezawodności pożądanego dynamicznego lub stałego parametru systemu.

W przypadku pomieszczeń o różnych celach istnieją normy odniesienia dla reżimów temperaturowych lokali mieszkalnych i niemieszkalnych. Normy te są zapisane w tak zwanym GOST.

W przypadku systemu grzewczego jednym z takich globalnych parametrów jest temperatura pomieszczenia, która powinna być stała niezależnie od okresu roku i warunków środowiskowych.

Zgodnie z przepisami norm sanitarnych i zasad występują różnice temperatur w stosunku do okresu letniego i zimowego w roku. Za temperaturę w pomieszczeniu w sezonie letnim odpowiada system klimatyzacji, zasada jego obliczania jest szczegółowo opisana w tym artykule.

Ale temperatura powietrza w pomieszczeniu w zimie jest zapewniana przez system grzewczy. Dlatego interesują nas zakresy temperatur i ich tolerancje odchyleń na sezon zimowy.

Większość dokumentów regulacyjnych określa następujące zakresy temperatur, które umożliwiają osobie wygodne przebywanie w pokoju.

W przypadku biur niemieszkalnych do 100 m 2 :

  • 22-24 ° С - optymalna temperatura powietrza;
  • 1 ° С - dopuszczalne oscylacje.

W pomieszczeniach biurowych o powierzchni ponad 100 m2 temperatura wynosi 21-23 ° C W przypadku niemieszkalnych typów przemysłowych zakresy temperatur znacznie się różnią w zależności od przeznaczenia pomieszczeń i ustalonych standardów ochrony pracy.

Każda osoba ma „komfortową” temperaturę w pomieszczeniu. Ktoś lubi być bardzo ciepły w pokoju, ktoś czuje się komfortowo, gdy pokój jest fajny - wszystko jest dość indywidualne

W odniesieniu do lokali mieszkalnych: mieszkań, domów prywatnych, osiedli itp. Istnieją pewne zakresy temperatur, które można dostosować w zależności od życzeń mieszkańców.

A jednak dla konkretnych pomieszczeń w mieszkaniu i domu mamy:

  • 20-22 ° С - życie, w tym dzieci, pokój, tolerancja ± 2 ° С -
  • 19-21 ° С - kuchnia, toaleta, tolerancja ± 2 ° С;
  • 24-26 ° С - łazienka, prysznic, basen, tolerancja ± 1 ° С;
  • 16-18 ° С - korytarze, korytarze, klatki schodowe, magazyny, tolerancja + 3 ° С

Ważne jest, aby pamiętać, że istnieje kilka podstawowych parametrów, które wpływają na temperaturę w pomieszczeniu i które należy kierować przy obliczaniu systemu ogrzewania: wilgotność (40-60%), stężenie tlenu i dwutlenku węgla w powietrzu (250: 1), prędkość powietrza masy (0, 13-0, 25 m / s) itp.

Obliczanie strat ciepła w domu

Zgodnie z drugą zasadą termodynamiki (fizyka szkolna) nie ma spontanicznego transferu energii z mniej ogrzanych do bardziej ogrzanych mini- lub makroobiektów. Szczególnym przypadkiem tego prawa jest „pragnienie” stworzenia równowagi temperaturowej między dwoma systemami termodynamicznymi.

Na przykład 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 zrównoważenia się poprzez wymianę energii. Nastąpi to poprzez utratę ciepła z drugiego systemu i chłodzenie w pierwszym.

Zdecydowanie możemy powiedzieć, że temperatura otoczenia zależy od szerokości geograficznej, na której znajduje się prywatny dom. A różnica temperatur wpływa na ilość wycieków ciepła z budynku (+)

Strata ciepła oznacza mimowolne uwolnienie ciepła (energii) z jakiegoś obiektu (domu, mieszkania). W zwykłym mieszkaniu proces ten nie jest tak „zauważalny” w porównaniu z domem prywatnym, ponieważ mieszkanie znajduje się wewnątrz budynku i „przylega” do innych mieszkań.

W prywatnym domu, poprzez zewnętrzne ściany, podłogę, dach, okna i drzwi, do pewnego stopnia, ciepło „odchodzi”.

Znając wielkość strat ciepła dla najbardziej niekorzystnych warunków pogodowych i charakterystykę tych warunków, możliwe jest dokładne obliczenie mocy systemu grzewczego.

Tak więc objętość wycieków ciepła z budynku oblicza się według następującego wzoru:

Q = Q piętro + Q ściana + Q okno + Q dach + Q drzwi + … + P i, gdzie

Qi to wielkość strat ciepła z jednolitego typu przegród zewnętrznych.

Każdy składnik formuły jest obliczany według wzoru:

Q = S * ∆T / R, gdzie

  • Q - wyciek ciepła, V;
  • S - obszar określonego typu konstrukcji, kwadratowy. m;
  • ∆T oznacza różnicę temperatur między powietrzem otoczenia a wnętrzem, ° C;
  • R - opór cieplny określonego typu konstrukcji, m 2 * ° C / W.

Zaleca się, aby sama rezystancja cieplna faktycznie istniejących materiałów została pobrana z tabel pomocniczych.

Ponadto opór cieplny można uzyskać stosując następującą zależność:

R = d / k, gdzie

  • R - opór cieplny, (m 2 * K) / W;
  • k jest współczynnikiem przewodności cieplnej materiału, W / (m 2 * K);
  • d jest grubością tego materiału, m.

W starych domach z wilgotnym pokryciem dachowym dochodzi do wycieków ciepła przez górną część budynku, a mianowicie przez dach i strych. Prowadzenie działań mających na celu izolację sufitu lub termoizolacyjnego dachu mansardowego rozwiązuje ten problem.

Jeśli ogrzejesz przestrzeń na poddaszu i dach, wtedy całkowita utrata ciepła z domu może być znacznie zmniejszona

W domu występuje kilka rodzajów strat ciepła przez pęknięcia w konstrukcjach, system wentylacji, okap kuchenny, otwierane okna i drzwi. Jednak uwzględnienie ich objętości nie ma sensu, ponieważ stanowią one nie więcej niż 5% całkowitej liczby głównych wycieków ciepła.

Określenie mocy kotła

Aby wesprzeć różnicę temperatur między środowiskiem a temperaturą w domu, potrzebny jest autonomiczny system grzewczy, który utrzymuje właściwą temperaturę w każdym pomieszczeniu prywatnego domu.

Podstawą systemu grzewczego są różne rodzaje kotłów: paliwo płynne lub stałe, elektryczne lub gazowe.

Kocioł jest centralną jednostką systemu grzewczego, która wytwarza ciepło. Główną cechą kotła jest jego moc, a mianowicie współczynnik konwersji, ilość ciepła na jednostkę czasu.

Po obliczeniu obciążenia cieplnego ogrzewania uzyskujemy wymaganą moc znamionową kotła.

W zwykłym mieszkaniu wielopokojowym moc kotła obliczana jest na podstawie powierzchni i określonej mocy:

P bojler = (S pokoje * P specyficzne ) / 10, gdzie

  • S pokoje - całkowita powierzchnia ogrzewanego pomieszczenia;
  • P wzdłużna - moc właściwa w stosunku do warunków klimatycznych.

Ale ta formuła nie uwzględnia strat ciepła, co jest wystarczające w prywatnym domu.

Istnieje inny związek, który uwzględnia ten parametr:

Kocioł P = ( strata Q * S) / 100, gdzie

  • Kocioł P - moc kotła;
  • Strata Q - utrata ciepła;
  • S - obszar ogrzewany.

Należy zwiększyć pojemność projektową kotła. Zapas jest niezbędny, jeśli planujesz wykorzystać kocioł do podgrzewania wody do łazienki i kuchni.

W większości systemów ogrzewania domów prywatnych zaleca się stosowanie zbiornika wyrównawczego, w którym będzie przechowywany zapas chłodziwa. Każdy prywatny dom potrzebuje ciepłej wody.

Aby zapewnić rezerwę mocy kotła w ostatniej formule, należy dodać współczynnik bezpieczeństwa K:

Kocioł P = ( strata Q * S * K) / 100, gdzie

K - będzie równe 1, 25, czyli obliczona moc kotła zostanie zwiększona o 25%.

Tak więc pojemność kotła zapewnia możliwość utrzymania standardowej temperatury powietrza w pomieszczeniach budynku, jak również wstępną i dodatkową objętość ciepłej wody w domu.

Cechy wyboru grzejników

Standardowymi komponentami do dostarczania ciepła w pomieszczeniu są grzejniki, panele, systemy ogrzewania podłogowego, konwektory itp. Najczęstszymi częściami systemu grzewczego są grzejniki.

Chłodnica jest specjalną konstrukcją modułową typu wydrążonego wykonaną ze stopu o wysokim współczynniku przenoszenia ciepła. Wykonany jest ze stali, aluminium, żeliwa, ceramiki i innych stopów. Zasada działania grzejnika jest zredukowana do promieniowania energii z chłodziwa do przestrzeni pomieszczenia przez „płatki”.

Aluminiowy i bimetaliczny grzejnik zastąpił masywne akumulatory żeliwne. Łatwość produkcji, wysoka wymiana ciepła, dobry projekt i konstrukcja sprawiły, że produkt ten jest popularnym i popularnym narzędziem do emitowania ciepła w pomieszczeniu.

Istnieje kilka metod obliczania grzejników w pomieszczeniu. Poniższa lista metod jest sortowana w kolejności rosnącej dokładności.

Opcje obliczeń:

  1. Według obszaru . N = (S * 100) / C, gdzie N jest liczbą przekrojów, S jest obszarem pomieszczenia (m 2 ), C to moc cieplna jednej sekcji grzejnika (W, pobrana z tego paszportu lub certyfikatu produktu), 100 W to ilość strumienia ciepła który jest niezbędny do ogrzewania 1 m 2 (wartość empiryczna). Powstaje pytanie: jak wziąć pod uwagę wysokość sufitu pokoju?
  2. Objętość . N = (S * H * 41) / C, gdzie N, S, C jest podobny. H - wysokość pomieszczenia, 41 W - ilość przepływu ciepła, która jest niezbędna do ogrzewania 1 m 3 (wartość empiryczna).
  3. Według współczynników . N = (100 * S * K1 * K2 * K3 * K4 * K5 * K6 * K7) / C, gdzie N, S, C i 100 są podobne. K1 - uwzględnienie liczby komór w oknie szyby pomieszczenia, K2 - izolacja ściany, K3 - stosunek powierzchni okien do powierzchni pomieszczenia, K4 - średnia temperatura poniżej zera w najzimniejszym tygodniu zimy, K5 - liczba ścian zewnętrznych pomieszczenia (które „wychodzą” na ulicę), K6 - rodzaj pomieszczenia powyżej, K7 - wysokość sufitu.

Jest to najdokładniejsza wersja obliczania liczby sekcji. Oczywiście zaokrąglanie ułamkowych wyników obliczeń jest zawsze wykonywane do następnej liczby całkowitej.

Obliczenia hydrauliczne zaopatrzenia w wodę

Oczywiście „obraz” obliczania ciepła do ogrzewania nie może być kompletny bez obliczenia takich charakterystyk jak objętość i prędkość płynu chłodzącego. W większości przypadków czynnikiem chłodzącym jest zwykła woda w stanie skupienia cieczy lub gazu.

Zaleca się obliczenie rzeczywistej objętości nośnika ciepła poprzez zsumowanie wszystkich wnęk w systemie grzewczym. W przypadku korzystania z kotła jednobiegunowego - jest to najlepsza opcja. W przypadku kotłów dwuprzewodowych w systemie grzewczym należy wziąć pod uwagę koszty ciepłej wody do celów higienicznych i innych celów domowych.

Obliczenie objętości wody podgrzewanej przez kocioł dwuobwodowy w celu zapewnienia mieszkańcom ciepłej wody i podgrzania chłodziwa odbywa się poprzez zsumowanie wewnętrznej objętości obiegu grzewczego i rzeczywistych potrzeb użytkowników w podgrzewanej wodzie.

Objętość gorącej wody w systemie grzewczym oblicza się według wzoru:

W = k * P, gdzie

  • W oznacza objętość nośnika ciepła;
  • P to moc kotła grzewczego;
  • k - współczynnik mocy (liczba litrów na jednostkę mocy, równa 13, 5, zakres - 10-15 litrów).

W rezultacie ostateczna formuła wygląda następująco:

W = 13, 5 * P

Prędkość chłodziwa - końcowa dynamiczna ocena systemu grzewczego, która charakteryzuje szybkość cyrkulacji płynu w układzie.

Ta wartość pomaga ocenić rodzaj i średnicę rurociągu:

V = (0, 86 * P * μ) / ∆T, gdzie

  • P - moc kotła;
  • μ - sprawność kotła;
  • ∆T to różnica temperatur między wodą zasilającą a obiegiem wody powrotnej.

Wykorzystując powyższe metody obliczeń hydraulicznych, możliwe będzie uzyskanie rzeczywistych parametrów, które są „podstawą” przyszłego systemu grzewczego.

Przykład obliczeń termicznych

Przykładem obliczeń termicznych jest zwykły 1-piętrowy dom z czterema salonami, kuchnią, łazienką, „ogrodem zimowym” i pomieszczeniami gospodarczymi.

Fundament wykonany jest z monolitycznej płyty żelbetowej (20 cm), ściany zewnętrzne to beton (25 cm) z tynkiem, dach z drewnianych belek, dach jest z metalowej płytki i wełny mineralnej (10 cm)

Oznacz początkowe parametry domu, niezbędne do obliczeń.

Wymiary budynku:

  • wysokość podłogi - 3 m;
  • małe okno z przodu i tyłu budynku 1470 * 1420 mm;
  • duże okno elewacji 2080 * 1420 mm;
  • drzwi wejściowe 2000 * 900 mm;
  • tylne drzwi (dostęp do tarasu) 2000 * 1400 (700 + 700) mm.

Całkowita szerokość budynku wynosi 9, 5 m 2, długość 16 m 2 . Ogrzewane będą tylko pokoje dzienne (4 szt.), Łazienka i kuchnia.

Aby dokładnie obliczyć straty ciepła na ścianach z obszaru ścian zewnętrznych, odjąć powierzchnię wszystkich okien i drzwi - jest to zupełnie inny rodzaj materiału z jego oporem cieplnym.

Zaczynamy od obliczenia obszarów jednorodnych materiałów:

  • powierzchnia - 152 m 2 ;
  • powierzchnia dachu wynosi 180 m 2, biorąc pod uwagę wysokość strychu 1, 3 m oraz szerokość dźwigara 4 m;
  • powierzchnia okien wynosi 3 * 1, 47 * 1, 42 + 2, 08 * 1, 42 = 9, 22 m2;
  • powierzchnia drzwi wynosi 2 * 0, 9 + 2 * 2 * 1, 4 = 7, 4 m 2 .

Powierzchnia ścian zewnętrznych wyniesie 51 * 3-9, 22 - 7, 4 = 136, 38 m2.

Przechodzimy do obliczania strat ciepła na każdym materiale:

  • Q piętro = S * ∆T * k / d = 152 * 20 * 0, 2 / 1, 7 = 357, 65 W;
  • Dach Q = 180 * 40 * 0, 1 / 0, 05 = 14400 W;
  • Okno Q = 9, 22 * 40 * 0, 36 / 0, 5 = 265, 54 W;
  • Q drzwi = 7, 4 * 40 * 0, 15 / 0, 75 = 59, 2 W;

A także ściana Q jest odpowiednikiem 136, 38 * 40 * 0, 25 / 0, 3 = 4546. Suma wszystkich strat ciepła wyniesie 1928, 4.4 watów.

W rezultacie obliczamy moc kotła: P bojler = strata Q * S pomieszczenie grzewcze * K / 100 = 1968, 4.4 * (10, 4 + 10, 4 + 13, 5 + 27, 9 + 14, 1 + 7, 4) * 1, 25 / 100 = 1968, 4.4 * 83, 7 * 1, 25 / 100 = 20536, 2 = 21 kw.

Oblicz liczbę sekcji grzejników, które wyprodukują dla jednego z pomieszczeń. Dla wszystkich innych obliczeń są podobne. Na przykład pokój narożny (po lewej, dolny róg diagramu) ma powierzchnię 10, 4 m2.

Oznacza to, że 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.

Ten pokój wymaga 9 sekcji grzejnika o mocy cieplnej 180 watów.

Przechodzimy do obliczania ilości chłodziwa w układzie - W = 13, 5 * P = 13, 5 * 21 = 283, 5 l. Oznacza to, że prędkość chłodziwa będzie wynosić: V = (0, 86 * P * μ) / ∆T = (0, 86 * 21000 * 0, 9) /20= 812.7 l.

W rezultacie całkowity obrót całkowitej objętości płynu chłodzącego w systemie będzie równy 2, 87 razy w ciągu godziny.

Wybór artykułów na temat obliczeń termicznych pomoże określić dokładne parametry elementów systemu grzewczego:

  1. Obliczanie systemu ogrzewania prywatnego domu: zasady i przykłady obliczeń
  2. Obliczenia termiczne budynku: specyfika i wzory do wykonywania obliczeń + przykłady praktyczne

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Proste obliczenie systemu ogrzewania w prywatnym domu przedstawiono w poniższym przeglądzie:

Wszystkie subtelności i ogólnie przyjęte metody obliczania strat ciepła budynku przedstawiono poniżej:

Inny sposób obliczenia wycieków ciepła w typowym domu prywatnym:

В этом видео рассказывается об особенностях циркуляции носителя энергии для обогрева жилища:

Тепловой расчёт отопительной системы носит индивидуальный характер, его необходимо выполнять грамотно и аккуратно. Чем точнее будут сделаны вычисления, тем меньше переплачивать придется владельцам загородного дома в процессе эксплуатации.

Имеете опыт выполнения теплового расчета отопительной системы? Czy masz pytania na ten temat? Podziel się swoją opinią i zostaw komentarze. Blok sprzężenia zwrotnego znajduje się poniżej.

Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Kategoria:

Ogrzewanie