الحساب الهيدروليكي لنظام التدفئة على مثال محدد

التدفئة على أساس تداول الماء الساخن هي الخيار الأكثر شيوعًا لترتيب منزل خاص. لتصميم نظام مختص ، من الضروري الحصول على نتائج تحليل أولي ، ما يسمى الحساب الهيدروليكي لنظام التدفئة ، وربط الضغط في جميع أقسام الشبكة بأقطار الأنابيب.

تصف المقالة المقدمة بالتفصيل تقنية الحساب. لفهم خوارزمية الإجراءات بشكل أفضل ، قمنا بفحص إجراء الحساب باستخدام مثال محدد.

بالالتزام بالتسلسل الموصوف ، سيكون من الممكن تحديد القطر الأمثل للعدد الرئيسي ، وعدد أجهزة التسخين ، وقوة الغلاية ومعلمات النظام الأخرى اللازمة لترتيب إمدادات حرارية فردية فعالة.

مفهوم الحساب الهيدروليكي

أصبح العامل المحدد في التطور التكنولوجي لأنظمة التدفئة هو توفير الطاقة المعتاد. تجعل الرغبة في توفير المال نهجًا أكثر حذراً في تصميم واختيار المواد وطرق التثبيت وتشغيل التدفئة للمنزل.

لذلك ، إذا قررت إنشاء نظام تدفئة فريد واقتصادي في المقام الأول لشقتك أو منزلك ، فإننا نوصي بأن تتعرف على قواعد الحساب والتصميم.

قبل تحديد الحساب الهيدروليكي للنظام ، تحتاج إلى أن تفهم بوضوح ووضوح أن نظام التسخين الفردي لشقة ومنزل يقع بشكل مشروط بترتيب حجم أعلى بالنسبة لنظام التدفئة المركزي لمبنى كبير.

يعتمد نظام التسخين الشخصي على نهج مختلف تمامًا لمفاهيم الحرارة والطاقة.

جوهر الحساب الهيدروليكي هو أن معدل تدفق المبرد لا يتم تعيينه مسبقًا مع تقريب كبير للمعلمات الحقيقية ، ولكن يتم تحديده من خلال ربط أقطار الأنابيب بمعلمات الضغط في جميع حلقات النظام

يكفي إجراء مقارنة تافهة لهذه الأنظمة وفقًا للمعايير التالية.

1. يعتمد نظام التدفئة المركزية (boiler-house-apartment) على أنواع قياسية من الطاقة - الفحم والغاز. في النظام المستقل ، يمكنك استخدام أي مادة تقريبًا ذات حرارة احتراق عالية محددة ، أو مزيج من العديد من المواد السائلة الصلبة والحبيبية.
2. تم بناء DSP على العناصر التقليدية: الأنابيب المعدنية والبطاريات "الخرقاء" وصمامات الإغلاق. يسمح لك نظام التسخين الفردي بدمج مجموعة متنوعة من العناصر: مشعات متعددة الأقسام مع تبديد حرارة جيد ، ترموستات ذات تقنية عالية ، أنواع مختلفة من الأنابيب (PVC والنحاس) والصنابير والمقابس والتجهيزات وبالطبع الغلايات الخاصة بهم ومضخات الدوران.
3. إذا ذهبت إلى شقة منزل لوحة نموذجي تم بناؤه منذ حوالي 20-40 عامًا ، فإننا نرى أن نظام التدفئة ينخفض ​​إلى وجود بطارية ذات 7 خلايا تحت النافذة في كل غرفة في الشقة بالإضافة إلى أنبوب رأسي عبر المنزل بالكامل (الناهض) ، والذي يمكنك "التواصل" معه الجيران فوق / أدناه. سواء كان نظام تدفئة مستقل (ASO) ، فإنه يسمح لك ببناء نظام بأي تعقيد ، مع مراعاة الرغبات الفردية لسكان الشقة.
4. على عكس DSP ، يأخذ نظام التدفئة المنفصل في الاعتبار قائمة مثيرة للإعجاب إلى حد ما من المعلمات التي تؤثر على النقل واستهلاك الطاقة وفقدان الحرارة. نظام درجة حرارة البيئة ، ونطاق درجة الحرارة المطلوب في المبنى ، ومساحة الغرفة وحجمها ، وعدد النوافذ والأبواب ، والغرض من المبنى ، إلخ.

وبالتالي ، فإن الحساب الهيدروليكي لنظام التدفئة (GRSO) هو مجموعة مشروطة من الخصائص المحسوبة لنظام التدفئة ، والتي توفر معلومات شاملة حول معلمات مثل قطر الأنبوب ، عدد المشعات والصمامات.

تم تثبيت هذا النوع من المبرد في معظم منازل اللوحة في مساحة ما بعد الاتحاد السوفيتي. وفورات في المواد وعدم وجود فكرة تصميم "على الوجه"

تسمح لك GRSO باختيار مضخة الماء الحلقي المناسبة (غلاية التدفئة) لنقل الماء الساخن إلى العناصر النهائية لنظام التدفئة (المشعات) ، وفي النهاية ، لديها النظام الأكثر توازناً ، مما يؤثر بشكل مباشر على الاستثمارات المالية في تدفئة المنزل.

نوع آخر من مشعاع التدفئة ل DSP. هذا منتج أكثر تنوعًا يمكن أن يحتوي على أي عدد من الحواف. لذلك يمكنك زيادة أو تقليل منطقة نقل الحرارة

تسلسل خطوات الحساب

بالحديث عن حساب نظام التدفئة ، نلاحظ أن هذا الإجراء هو الأكثر غموضا وأهمية من حيث التصميم.

قبل إجراء الحساب ، تحتاج إلى إجراء تحليل أولي للنظام المستقبلي ، على سبيل المثال:

• ضبط توازن الحرارة في جميع غرف الشقة وتحديدًا ؛
• اختيار منظمات الحرارة والصمامات ومنظمات الضغط ؛
• تحديد مناطق النظام مع الحد الأقصى والحد الأدنى من استهلاك الناقل الحراري.

بالإضافة إلى ذلك ، من الضروري تحديد مخطط النقل العام للمبرد: الدائرة الكاملة والصغيرة ، نظام أنبوب واحد أو طريقان سريعان.

نتيجة للحساب الهيدروليكي ، نحصل على العديد من الخصائص الهامة للنظام الهيدروليكي التي توفر إجابات على الأسئلة التالية:

• ما يجب أن تكون قوة مصدر التدفئة ؛
• ما هو معدل تدفق وسرعة المبرد ؛
• ما هو قطر خط الأنابيب الرئيسي لخط الأنابيب الحراري المطلوب ؛
• ما هي الخسائر المحتملة للحرارة وكتلة المبرد نفسه.

جانب آخر مهم للحساب الهيدروليكي هو إجراء التوازن (الربط) لجميع أجزاء (فروع) النظام أثناء الظروف الحرارية القاسية باستخدام أجهزة التحكم.

هناك عدة أنواع رئيسية من منتجات التدفئة: الحديد الزهر والألمنيوم متعدد الأقسام ، والألواح الفولاذية ، ومشعات ثنائية المعدن والطمع. ولكن الأكثر شيوعًا هو مشعات الألمنيوم متعددة الأقسام

منطقة الاستقرار في خط الأنابيب عبارة عن قسم بقطر ثابت من خط الأنابيب نفسه ، بالإضافة إلى تدفق الماء الساخن الذي لا يتغير ، والذي يتم تحديده بواسطة صيغة التوازن الحراري للغرف. يبدأ سرد مناطق التصميم من مضخة أو مصدر حرارة.

الشروط الأولية للمثال

للحصول على تفسير أكثر تحديدًا لجميع تفاصيل الحساب الهيدروليكي الخاطئ ، نأخذ مثالًا ملموسًا على السكن التقليدي. في المخزون لدينا شقة كلاسيكية من غرفتين لمنزل لوحة بمساحة إجمالية تبلغ 65.54 م²والتي تحتوي على غرفتين ومطبخ ومرحاض منفصل وحمام وممر مزدوج وشرفة مزدوجة.

بعد التشغيل ، تلقينا المعلومات التالية بشأن جاهزية الشقة. تحتوي الشقة الموصوفة على جدران معجون وبأساس مصنوع من الهياكل الخرسانية المسلحة المتجانسة ، ونوافذ جانبية مع زجاجتين ، وأبواب داخلية مضغوطة على الإطارات ، وبلاط خزفي على أرضية الحمام.

منزل نموذجي مكون من 9 طوابق مع أربعة مداخل. هناك 3 شقق في كل طابق: واحدة من غرفتين واثنتين من ثلاث غرف. تقع الشقة في الطابق الخامس

بالإضافة إلى ذلك ، تم تجهيز السكن المعروض بالفعل بأسلاك نحاسية وموزعات ودرع منفصل وموقد غاز وحمام ومغسلة ومرحاض وسكة مناشف ساخنة ومغسلة.

والأهم من ذلك ، أن غرف المعيشة والحمام والمطبخ تحتوي بالفعل على مشعات تسخين من الألومنيوم. يبقى السؤال المتعلق بالمواسير والغلاية مفتوحًا.

كيف يتم جمع البيانات

يعتمد الحساب الهيدروليكي للنظام في معظمه على الحسابات المتعلقة بحساب التدفئة على مساحة الغرفة.

لذلك ، يجب أن يكون لديك المعلومات التالية:

• مساحة كل غرفة على حدة ؛
• أبعاد موصلات النوافذ والأبواب (لا تؤثر الأبواب الداخلية تقريبًا على فقدان الحرارة) ؛
• الظروف المناخية وخصائص المنطقة.

سننتقل من البيانات التالية. تبلغ مساحة الغرفة المشتركة 18.83 م²، غرفة نوم - 14.86 م²، مطبخ - 10.46 م²، شرفة - 7.83 م² (المبلغ) ، الممر - 9.72 م² (المبلغ) ، الحمام - 3.60 م²، مرحاض - 1.5 م². أبواب المدخل - 2.20 م²، نافذة عرض للغرفة المشتركة - 8.1 م²، نافذة غرفة النوم - 1.96 م²، نافذة مطبخ - 1.96 م².

يبلغ ارتفاع جدران الشقة 2 متر 70 سم والجدران الخارجية مصنوعة من الخرسانة من الصنف B7 بالإضافة إلى جص داخلي بسمك 300 ملم.الجدران الداخلية والفواصل - تحمل 120 مم ، عادية - 80 مم. الأرضية ، وبناءً عليه ، سقف من الألواح الخرسانية من الفئة B15 ، سمك 200 مم.

يوفر تخطيط هذه الشقة الفرصة لإنشاء فرع واحد للتدفئة يمر عبر المطبخ وغرفة النوم والغرفة المشتركة ، والتي ستوفر متوسط ​​درجة حرارة 20-22 درجة مئوية في الغرف (+)

ماذا عن البيئة؟ تقع الشقة في المنزل ، الذي يقع في وسط مقاطعة صغيرة في بلدة صغيرة. تقع المدينة في منطقة منخفضة معينة ، ويبلغ ارتفاعها عن سطح البحر 130-150 مترًا ، والمناخ قاري معتدل مع شتاء بارد وصيف دافئ إلى حد ما.

متوسط ​​درجة الحرارة السنوية ، + 7.6 درجة مئوية. متوسط ​​درجة الحرارة في يناير هو -6.6 درجة مئوية ، يوليو + 18.7 درجة مئوية. الرياح - 3.5 م / ث، متوسط ​​الرطوبة - 74٪، هطول الأمطار 569 مم.

عند تحليل الظروف المناخية للمنطقة ، تجدر الإشارة إلى أننا نتعامل مع مجموعة واسعة من درجات الحرارة ، والتي تؤثر بدورها على المتطلبات الخاصة لتعديل نظام التدفئة في الشقة.

طاقة مولد الحرارة

أحد المكونات الرئيسية لنظام التدفئة هو غلاية: كهربائية ، غاز ، مجتمعة - في هذه المرحلة لا يهم. نظرًا لأن خصائصه الرئيسية مهمة بالنسبة لنا - الطاقة ، أي مقدار الطاقة لكل وحدة زمنية سيتم إنفاقها على التدفئة.

يتم تحديد قوة المرجل نفسه بواسطة الصيغة التالية:

W المرجل = (غرفة S * W أعمال) / 10 ،

حيث:

• سروم - مجموع مساحات جميع الغرف التي تتطلب تدفئة ؛
• فعل - قوة محددة ، مع مراعاة الظروف المناخية للموقع (لذلك كان من الضروري معرفة مناخ المنطقة).

ما هو مميز ، للمناطق المناخية المختلفة لدينا البيانات التالية:

• المناطق الشمالية - 1.5 - 2 كيلو واط / م²;
• المنطقة المركزية - 1 - 1.5 كيلو واط / م²;
• المناطق الجنوبية - 0.6 - 1 كيلوواط / م².

هذه الأرقام تعسفية إلى حد ما ، ولكنها مع ذلك تعطي إجابة رقمية واضحة فيما يتعلق بالتأثير البيئي على نظام التدفئة في الشقة.

تُظهر هذه الخريطة مناطق مناخية بظروف درجات حرارة مختلفة. موقع السكن نسبة إلى المنطقة ومقدار ما تحتاج إلى إنفاقه على تدفئة متر مربع من الطاقة (+)

مجموع مساحة الشقة التي يجب تسخينها يساوي المساحة الإجمالية للشقة ويساوي ، أي 65.54-1.80-6.03 = 57.71 متر مربع (بدون الشرفة). الطاقة المحددة للغلاية للمنطقة الوسطى مع الشتاء البارد هي 1.4 كيلو واط / م 2. وبالتالي ، في مثالنا ، فإن الطاقة المحسوبة لغلاية التسخين تعادل 8.08 كيلووات.

معلمات السوائل الديناميكية

ننتقل إلى المرحلة التالية من الحسابات - تحليل استهلاك المبرد. في معظم الحالات ، يختلف نظام التدفئة في الشقة عن الأنظمة الأخرى - ويرجع ذلك إلى عدد ألواح التدفئة وطول خط الأنابيب. يُستخدم الضغط "كقوة دافعة" إضافية للتدفق عموديًا عبر النظام.

في المباني الخاصة المفردة والمتعددة الطوابق ، يتم استخدام المباني السكنية القديمة من نوع الألواح ، وأنظمة التدفئة ذات الضغط العالي ، والتي تسمح بنقل مادة إطلاق الحرارة إلى جميع أقسام نظام التدفئة المتفرعة متعددة الحلقات ورفع المياه إلى الارتفاع الكامل (حتى الطابق الرابع عشر) من المبنى.

على العكس من ذلك ، لا تحتوي الشقة العادية المكونة من غرفتين أو ثلاث غرف مع تدفئة مستقلة على مجموعة متنوعة من الحلقات وفروع النظام ؛ ولا تتضمن أكثر من ثلاث دوائر.

هذا يعني أن المبرد يتم نقله باستخدام العملية الطبيعية لتدفق المياه. ولكن يمكنك أيضا استخدامها مضخات تداول، يتم توفير التدفئة بواسطة غلاية الغاز / الكهرباء.

نوصي باستخدام مضخة دوران لتدفئة الغرف على ارتفاع 100 متر². يمكن تركيب المضخة قبل المرجل وبعده ، ولكن عادةً ما يتم وضعها على "العودة" - درجة حرارة أقل للحامل ، وإمدادات أقل للهواء ، وعمر أطول للمضخة

يحدد المتخصصون في تصميم وتركيب أنظمة التدفئة نهجين رئيسيين من حيث حساب حجم المبرد:

1. حسب السعة الفعلية للنظام. يتم تلخيص جميع أحجام التجاويف ، دون استثناء ، حيث يتدفق تدفق الماء الساخن: مجموع الأجزاء الفردية من الأنابيب ، وأقسام المشعات ، وما إلى ذلك. لكن هذا خيار مستهلك للوقت.
2. بواسطة قوة المرجل. هنا ، اختلفت آراء الخبراء كثيرًا ، يقول البعض 10 ، والبعض الآخر 15 لترًا لكل وحدة سعة المرجل.

من وجهة نظر براغماتية ، يجب على المرء أن يأخذ في الاعتبار حقيقة أن نظام التدفئة ربما لن يوفر فقط الماء الساخن للغرفة ، ولكن أيضًا تسخين الماء للحمام / الدش ، المغسلة ، المغسلة والمجفف ، وربما أيضًا للمساج المائي أو الجاكوزي. هذا الخيار أبسط.

لذلك ، في هذه الحالة ، نوصي بتثبيت 13.5 لتر لكل وحدة طاقة. بضرب هذا الرقم في قوة المرجل (8.08 كيلو واط) ، نحصل على الحجم المحسوب للكتلة المائية - 109.08 لتر.

السرعة المحسوبة لسائل التبريد في النظام هي بالضبط تلك المعلمة التي تسمح لك بتحديد قطر أنبوب معين لنظام التسخين.

يتم حسابه بالصيغة التالية:

V = (0.86 * W * k) / t-to ،

حيث:

• دبليو - قوة المرجل ؛
• ر - درجة حرارة الماء الموفر ؛
• ل - درجة حرارة الماء في دائرة العودة ؛
• ك - كفاءة المرجل (0.95 للغلاية الغازية).

باستبدال البيانات المحسوبة في الصيغة ، لدينا: (0.86 * 8080 * 0.95) / 80-60 = 6601.36 / 20 = 330 كجم / ساعة. وهكذا ، في ساعة واحدة ، يتحرك 330 لترًا من سائل التبريد (الماء) في النظام ، وتبلغ سعة النظام حوالي 110 لترًا.

تحديد قطر الأنبوب

لتحديد القطر وسمك أنابيب التسخين بشكل نهائي ، يبقى مناقشة مسألة فقدان الحرارة.

أقصى قدر من الحرارة يترك الغرفة من خلال الجدران - حتى 40٪ ، عبر النوافذ - 15٪ ، الأرضية - 10٪ ، كل شيء آخر من خلال السقف / السقف. تتميز الشقة بالخسائر بشكل رئيسي من خلال النوافذ ووحدات الشرفة

هناك عدة أنواع من فقدان الحرارة في الغرف الساخنة:

1. فقدان ضغط الأنابيب. تتناسب هذه المعلمة بشكل مباشر مع منتج خسارة الاحتكاك المحددة داخل الأنبوب (المقدمة من قبل الشركة المصنعة) من خلال إجمالي طول الأنبوب. ولكن بالنظر إلى المهمة الحالية ، يمكن تجاهل مثل هذه الخسائر.
2. فقدان الرأس في مقاومات الأنابيب المحلية - تكاليف الحرارة على التجهيزات والمعدات الداخلية. ولكن بالنظر إلى ظروف المشكلة ، وعدد قليل من الانحناءات المناسب وعدد المشعات ، يمكن تجاهل هذه الخسائر.
3. فقدان الحرارة على أساس موقع الشقة. هناك نوع آخر من تكاليف الحرارة ، لكنها أكثر ارتباطًا بموقع الغرفة بالنسبة لبقية المبنى. بالنسبة للشقة العادية ، التي تقع في منتصف المنزل ومجاورة لليسار / يمين / أعلى / أسفل مع شقق أخرى ، فإن فقدان الحرارة من خلال الجدران الجانبية والسقف والأرضية يساوي عمليًا "0".

يمكنك فقط مراعاة الخسائر من خلال الجزء الأمامي من الشقة - شرفة والنافذة المركزية للغرفة المشتركة. لكن هذا السؤال مغلق بسبب إضافة 2-3 أقسام لكل مشعاع.

يتم اختيار قيمة قطر الأنابيب وفقًا لتدفق سائل التبريد وسرعة دورانه في التدفئة الرئيسية

عند تحليل المعلومات المذكورة أعلاه ، تجدر الإشارة إلى أنه بالنسبة للسرعة المحسوبة للماء الساخن في نظام التسخين ، فإن السرعة المجدولة لحركة جزيئات الماء بالنسبة لجدار الأنابيب في وضع أفقي من 0.3-0.7 م / ث معروفة.

لمساعدة المعلم ، نقدم ما يسمى بقائمة المراجعة للحسابات لحساب هيدروليكي نموذجي لنظام التدفئة:

• جمع البيانات وحساب طاقة المرجل ؛
• حجم وسرعة الناقل الحراري ؛
• فقدان الحرارة وقطر الأنابيب.

في بعض الأحيان عند الخطأ في الحساب ، يمكنك الحصول على قطر ماسورة كبير بما يكفي لمنع الحجم المحسوب لسائل التبريد. يمكن حل هذه المشكلة عن طريق زيادة إزاحة المرجل أو بإضافة خزان توسيع إضافي.

يوجد على موقعنا مجموعة من المقالات المخصصة لحساب نظام التدفئة ، ننصحك بقراءة:

1. الحساب الحراري لنظام التدفئة: كيفية حساب الحمل على النظام بشكل صحيح
2. حساب تسخين المياه: الصيغ والقواعد وأمثلة على التنفيذ
3. الحساب الحراري للمبنى: التفاصيل والصيغ لإجراء العمليات الحسابية + أمثلة عملية

استنتاجات وفيديو مفيد حول الموضوع

ميزات ومزايا وعيوب أنظمة التداول الطبيعية والقسرية لوسط التدفئة:

تلخيص حسابات الحساب الهيدروليكي ، ونتيجة لذلك ، تم الحصول على الخصائص الفيزيائية المحددة لنظام التدفئة في المستقبل.

بطبيعة الحال ، هذا هو مخطط حساب مبسط ، والذي يعطي بيانات تقريبية عن الحساب الهيدروليكي لنظام التدفئة لشقة نموذجية من غرفتين.

هل تحاول إجراء حساب هيدروليكي مستقل لنظام التدفئة؟ أو ربما لا يتفقون مع المواد المذكورة؟ نحن نتطلع إلى تعليقاتك وأسئلتك - توجد كتلة الملاحظات أدناه.