حساب تسخين المياه: الصيغ والقواعد وأمثلة على التنفيذ
يعد استخدام الماء كمبرد في نظام التدفئة أحد الخيارات الأكثر شيوعًا لتزويد منزلك بالحرارة في موسم البرد. ما عليك سوى التصميم الصحيح ثم إكمال تثبيت النظام. خلاف ذلك ، لن يكون التسخين غير فعال في تكاليف الوقود المرتفعة ، وهو ، كما ترى ، غير مهتم للغاية بأسعار الطاقة الحالية.
من المستحيل حساب تسخين المياه بشكل مستقل (المشار إليه فيما يلي باسم CBO) دون استخدام برامج متخصصة ، لأن الحسابات تستخدم تعبيرات معقدة ، لا يمكن تحديد قيمها باستخدام آلة حاسبة تقليدية. في هذه المقالة ، سنحلل بالتفصيل الخوارزمية لإجراء العمليات الحسابية ، ونعطي الصيغ المعمول بها ، مع الأخذ في الاعتبار مسار الحسابات باستخدام مثال محدد.
سيتم استكمال المواد المكملة بجداول بقيم ومؤشرات مرجعية مطلوبة أثناء العمليات الحسابية والصور المواضيعية وفيديو يظهر فيها مثال واضح للحساب باستخدام البرنامج.
محتوى المقالة:
حساب التوازن الحراري للإسكان
لإدخال تركيب التدفئة ، حيث يعمل الماء كمادة متداولة ، من الضروري أولاً الدقة الحسابات الهيدروليكية.
عند تطوير وتنفيذ أي نوع من أنظمة التدفئة ، من الضروري معرفة توازن الحرارة (فيما يلي - TB). بمعرفة الطاقة الحرارية للحفاظ على درجة الحرارة في الغرفة ، يمكنك اختيار المعدات المناسبة وتوزيع حمولتها بشكل صحيح.
في فصل الشتاء ، تعاني الغرفة من بعض الخسائر الحرارية (من الآن فصاعدًا - TP). يمر الجزء الأكبر من الطاقة من خلال العناصر المرفقة وفتحات التهوية. نفقات غير مهمة هي التسلل وتدفئة الأشياء ، إلخ.
تعتمد TP على الطبقات التي تتكون منها الهياكل المرافقة (فيما يلي - OK). مواد البناء الحديثة ، ولا سيما العزل ، منخفضة معامل التوصيل الحراري (يُشار إليها فيما بعد بالتصوير المقطعي المحوسب) ، وذلك بسبب مرور حرارة أقل عبرها. بالنسبة للمنازل في نفس المنطقة ، ولكن مع هيكل موافق مختلف ، ستختلف تكاليف الحرارة.
بالإضافة إلى تحديد TP ، من المهم حساب TB للمنزل. لا يأخذ المؤشر في الاعتبار كمية الطاقة الخارجة من الغرفة فحسب ، بل أيضًا كمية الطاقة اللازمة للحفاظ على مقاييس درجة معينة في المنزل.
يتم توفير النتائج الأكثر دقة من خلال البرامج المتخصصة المصممة للبناة. بفضلهم ، من الممكن أن تأخذ في الاعتبار المزيد من العوامل التي تؤثر على TP.
بدقة عالية ، يمكنك حساب TP للمنزل باستخدام الصيغ.
يتم حساب إجمالي استهلاك الحرارة في المنزل بالمعادلة:
س = سحسنًا + سv,
أين سحسنًا - كمية الحرارة الخارجة من الغرفة من خلال OK ؛ سv - تكاليف التهوية الحرارية.
يتم أخذ الخسائر من خلال التهوية في الاعتبار إذا كان درجة حرارة الهواء الداخل إلى الغرفة أقل.
عادةً ما تأخذ الحسابات في الحسبان موافق ، حيث تدخل جانبًا واحدًا من الشارع. هذه الجدران الخارجية والأرضية والسقف والأبواب والنوافذ.
عام TP Qحسنًا يساوي مجموع TP لكل OK ، أي:
سحسنًا = ∑ سش + ∑ سحسنًا + ∑ سدي + ∑ سptl + ∑ سرر,
أين:
- سش - قيمة جدران TP ؛
- سحسنًا - نوافذ TP ؛
- سدي - أبواب TP ؛
- سptl - سقف TP ؛
- سرر - أرضية TP.
إذا كان للأرضية أو السقف بنية غير متكافئة على كامل المنطقة ، فسيتم حساب TP لكل موقع على حدة.
حساب فقدان الحرارة من خلال OK
للحسابات ، المعلومات التالية مطلوبة:
- هيكل الجدار ، المواد المستخدمة ، سمكها ، CT ؛
- درجة الحرارة الخارجية في فصل الشتاء البارد للغاية لمدة خمسة أيام في المدينة ؛
- منطقة موافق ؛
- التوجه موافق ؛
- درجة حرارة المنزل الموصى بها في الشتاء.
لحساب TP ، تحتاج إلى العثور على المقاومة الحرارية الإجمالية Rحسنًا. للقيام بذلك ، اكتشف المقاومة الحرارية R1، ص2، ص3، ... ، صن كل طبقة على ما يرام.
المعامل Rن محسوبة بالصيغة:
Rn = B / k,
في الصيغة: ب - سماكة طبقة موافق في مم ، ك - CT لكل طبقة.
يمكن تحديد إجمالي R بواسطة التعبير:
R = ∑Rن
عادةً ما يشير مصنعو الأبواب والنوافذ إلى المعامل R في جواز السفر للمنتج ، لذلك ليست هناك حاجة لحسابه بشكل منفصل.
الصيغة العامة لحساب TP من خلال OK هي كما يلي:
سحسنًا = ×S × (رvnt - رنار) × R × l,
في التعبير:
- ق - منطقة OK ، م2;
- رvnt - درجة حرارة الغرفة المرغوبة ؛
- رنار - درجة حرارة الهواء الخارجي ؛
- ص - معامل المقاومة ، محسوبًا بشكل منفصل أو مأخوذ من جواز سفر المنتج ؛
- ل - معامل صقل يأخذ في الاعتبار اتجاه الجدران بالنسبة للنقاط الأساسية.
يسمح لك حساب السل باختيار معدات السعة المطلوبة ، مما يزيل احتمالية حدوث عجز حراري أو فائض. يتم تعويض نقص الطاقة الحرارية عن طريق زيادة تدفق الهواء من خلال التهوية ، الفائض - عن طريق تركيب معدات تسخين إضافية.
تكاليف التهوية الحرارية
الصيغة العامة لحساب TP التهوية هي كما يلي:
سv = 0.28 × طولن × صvnt × ج × (رvnt - رنار),
المتغيرات لها المعاني التالية في التعبير:
- لامن - تكاليف الهواء الوارد ؛
- صvnt - كثافة الهواء عند درجة حرارة معينة في الغرفة ؛
- ج - السعة الحرارية للهواء ؛
- رvnt - درجة الحرارة في المنزل ؛
- رنار - درجة حرارة الهواء الخارجي.
إذا تم تثبيت التهوية في المبنى ، فإن المعلمة Lن مأخوذة من الخصائص التقنية للجهاز. إذا لم يكن هناك تهوية ، فسيتم أخذ مؤشر قياسي لتبادل هواء معين يساوي 3 أمتار3 في الساعة.
وبناءً على ذلك ، Lن محسوبة بالصيغة:
لامن = 3 × سرر,
في التعبير قرر - المساحة الأرضية.
بعد ذلك ، احسب كثافة الهواء صvnt عند درجة حرارة معينة رvnt.
يمكنك القيام بذلك عن طريق الصيغة:
صvnt = 353 / (273 + رvnt),
السعة الحرارية النوعية ج = 1.0005.
إذا كانت التهوية أو التسلل غير منظمة ، فهناك شقوق أو ثقوب في الجدران ، ثم يجب أن يعهد بحساب TP من خلال الثقوب إلى برامج خاصة.
في مقالتنا الأخرى ، قدمنا تفاصيل مثال لحساب الهندسة الحرارية المباني مع أمثلة وصيغ محددة.
مثال على حساب ميزان الحرارة
ضع في اعتبارك منزلًا بارتفاع 2.5 متر وعرض 6 أمتار وطول 8 أمتار ، يقع في مدينة أوخا في منطقة سخالين ، حيث ينخفض مقياس الحرارة إلى -29 درجة في فترة باردة للغاية لمدة 5 أيام.
نتيجة للقياس ، تم ضبط درجة حرارة التربة على +5. درجة الحرارة الموصى بها داخل الهيكل هي +21 درجة.
تتكون جدران المنزل المعني من:
- أعمال البناء بسمك B = 0.51 م ، CT ك = 0.64 ؛
- صوف معدني B = 0.05 م ، ك = 0.05 ؛
- الواجهات B = 0.09 م ، ك = 0.26.
عند تحديد k ، من الأفضل استخدام الجداول المعروضة على موقع الشركة المصنعة ، أو للعثور على معلومات في جواز السفر الفني للمنتج.
تتكون الأرضيات من الطبقات التالية:
- لوحات OSB B = 0.1 م ، ك = 0.13 ؛
- الصوف المعدني B = 0.05 م ، ك = 0.047 ؛
- ذراع تسوية الاسمنت B = 0.05 م ، ك = 0.58 ؛
- رغوة البوليسترين B = 0.06 م ، ك = 0.043.
لا يوجد قبو في المنزل ، والأرضية لها نفس الهيكل على كامل المنطقة.
يتكون السقف من طبقات:
- صفائح دريوال ب = 0.025 م ، ك = 0.21 ؛
- العزل B = 0.05 م ، ك = 0.14 ؛
- لوح التسقيف B = 0.05 م ، ك = 0.043.
لا توجد مخارج في العلية.
يحتوي المنزل على 6 نوافذ مزدوجة فقط مع زجاج I والأرجون. من الجواز الفني للمنتجات من المعروف أن R = 0.7. أبعاد النوافذ 1.1 × 1.4 م.
للأبواب أبعاد 1x2.2 م ، المؤشر R = 0.36.
الخطوة # 1 - حساب فقدان حرارة الجدار
تتكون الجدران فوق المنطقة بأكملها من ثلاث طبقات. أولاً ، نحسب مقاومتها الحرارية الكلية.
لماذا تستخدم الصيغة:
R = ∑Rن,
والتعبير:
صن = B / k
بالنظر إلى المعلومات الأولية ، نحصل على:
صش = 0.51/0.64 + 0.05/0.05 + 0.09/0.26 = 0.79 +1 + 0.35 = 2.14
بعد أن تعلمنا R ، يمكننا البدء في حساب TP للجدران الشمالية والجنوبية والشرقية والغربية.
نحسب مساحة الجدار الشمالي:
قسبعون = 8 × 2.5 = 20
ثم استبدلها بالصيغة سحسنًا = ×S × (رvnt - رنار) × R × l وبالنظر إلى أن l = 1.1 ، نحصل على:
سسبعون = 20 × (21 + 29) × 1.1 × 2.14 = 2354
منطقة الجدار الجنوبي Syuch.st = Sسابعا = 20.
لا توجد نوافذ أو أبواب مدمجة في الحائط ، وبالتالي ، بالنظر إلى المعامل l = 1 ، نحصل على TP التالي:
سyuch.st = 20 × (21 +29) × 1 × 2.14 = 2140
بالنسبة للجدران الغربية والشرقية ، معامل l = 1.05. لذلك ، يمكنك العثور على المساحة الإجمالية لهذه الجدران ، وهي:
قzap.st + Svost.st = 2 × 2.5 × 6 = 30
6 نوافذ وباب واحد مدمجة في الجدران. نحسب المساحة الإجمالية للنوافذ والأبواب S:
قحسنًا = 1.1 × 1.4 × 6 = 9.24
قدي = 1 × 2.2 = 2.2
تحديد جدران S باستثناء النوافذ والأبواب S:
قvost + zap = 30 – 9.24 – 2.2 = 18.56
نحسب إجمالي TP للجدران الشرقية والغربية:
سvost + zap =18.56 × (21 +29) × 2.14 × 1.05 = 2085
بعد تلقي النتائج ، نحسب كمية الحرارة الخارجة من خلال الجدران:
Qst = سسابعا + سyuch.st + سvost + zap = 2140 + 2085 + 2354 = 6579
مجموع TP للجدران هو 6 كيلو واط.
الخطوة # 2 - حساب النوافذ والأبواب TP
تقع النوافذ على الجدران الشرقية والغربية ، عند حساب المعامل l = 1.05. من المعروف أن هيكل جميع الهياكل هو نفسه و R = 0.7.
باستخدام قيم المنطقة أعلاه ، نحصل على:
سحسنًا = 9.24 × (21 +29) × 1.05 × 0.7 = 340
مع العلم أنه بالنسبة للأبواب R = 0.36 و S = 2.2 ، فإننا نحدد TP الخاص بهم:
سدي = 2.2 × (21 +29) × 1.05 × 0.36 = 42
ونتيجة لذلك ، يخرج 340 واط من الحرارة عبر النوافذ ، و 42 واط عبر الأبواب.
الخطوة رقم 3 - تحديد TP للأرضية والسقف
من الواضح أن مساحة السقف والأرضية ستكون هي نفسها ، ويتم حسابها على النحو التالي:
قبول = Sptl = 6 × 8 = 48
نحسب المقاومة الحرارية الكلية للأرضية ، مع مراعاة هيكلها.
صبول = 0.1/0.13 + 0.05/0.047 + 0.05/0.58 + 0.06/0.043 = 0.77 + 1.06 + 0.17 + 1.40 = 3.4
مع العلم أن درجة حرارة التربة رنار= + 5 مع الأخذ في الاعتبار المعامل l = 1 ، نحسب الأرضية Q:
سبول = 48 × (21 – 5) × 1 × 3.4 = 2611
التقريب ، نحصل على أن فقدان الحرارة للأرض حوالي 3 كيلو واط.
تحديد المقاومة الحرارية للسقف Rptl و س:
- صptl = 0.025/0.21 + 0.05/0.14 + 0.05/0.043 = 0.12 + 0.71 + 0.35 = 1.18
- سptl = 48 × (21 +29) × 1 × 1.18 = 2832
ويترتب على ذلك أن ما يقرب من 6 كيلو واط يترك من خلال السقف والأرضية.
الخطوة # 4 - احسب TP التهوية
يتم تنظيم التهوية الداخلية ، محسوبة بالصيغة:
سv = 0.28 × طولن × صvnt × ج × (رvnt - رنار)
بناءً على الخصائص التقنية ، يكون نقل الحرارة المحدد 3 أمتار مكعبة في الساعة ، أي:
لامن = 3 × 48 = 144.
لحساب الكثافة ، نستخدم الصيغة:
صvnt = 353 / (273 + رvnt).
درجة حرارة الغرفة المحسوبة هي +21 درجة.
باستبدال القيم المعروفة ، نحصل على:
صvnt = 353/(273+21) = 1.2
نستبدل الأرقام التي تم الحصول عليها في الصيغة أعلاه:
سv = 0.28 × 144 × 1.2 × 1.005 × (21 – 29) = 2431
بالنظر إلى TP للتهوية ، سيكون إجمالي Q للمبنى:
س = 7000 + 6000 + 3000 = 16000.
التحويل إلى كيلوواط ، نحصل على فقدان حرارة إجمالي قدره 16 كيلو واط.
ميزات حساب CBO
بعد العثور على مؤشر TP ، يواصلون الحساب الهيدروليكي (فيما يلي - GR).
وبناءً عليه ، يتم الحصول على معلومات حول المؤشرات التالية:
- القطر الأمثل للأنابيب ، والذي ، عندما ينخفض الضغط ، سيكون قادرًا على تمرير كمية معينة من المبرد ؛
- تدفق المبرد في منطقة معينة ؛
- سرعة الماء
- قيمة المقاومة.
قبل البدء في الحسابات ، لتبسيط الحسابات ، فإنها تصور رسمًا بيانيًا مكانيًا للنظام يتم فيه ترتيب جميع عناصره بالتوازي مع بعضها البعض.
فكر في المراحل الرئيسية لحسابات تسخين المياه.
GR من حلقة التداول الرئيسية
تعتمد منهجية حساب الموارد الوراثية على افتراض أن الفروق في درجات الحرارة هي نفسها في جميع الارتفاعات والفروع.
خوارزمية الحساب كما يلي:
- في الرسم البياني الموضح ، مع مراعاة فقدان الحرارة ، يتم تطبيق الأحمال الحرارية على أجهزة التدفئة والرافعات.
- بناءً على المخطط ، اختر حلقة التدوير الرئيسية (فيما يلي - HCC). تكمن خصوصية هذه الحلقة في أن ضغط الدوران لكل وحدة طول من الحلقة يأخذ أقل قيمة.
- ينقسم HCC إلى أقسام مع استهلاك حرارة مستمر. لكل قسم حدد العدد والحمل الحراري والقطر والطول.
في النظام أحادي الأنبوب الرأسي ، يتم أخذ الحلقة التي يمر خلالها الناهض الأكثر تحميلًا عندما يتدفق الماء في طريق مسدود أو على طول المجاري الرئيسية من خلال fcc. تحدثنا بمزيد من التفصيل عن ربط حلقات الدوران في نظام أحادي الأنبوب واختيار الحلقة الرئيسية في المقالة التالية. لقد انتبهنا بشكل منفصل إلى ترتيب الحسابات ، باستخدام مثال محدد للوضوح.
في نظام أفقي من نوع أنبوب واحد ، يجب أن يكون لدى fcc أدنى ضغط دوران ووحدة طول الحلقة. للأنظمة ذات الدورة الطبيعية الوضع مشابه.
مع وجود رافعات GR لنظام رأسي من نوع الأنبوب الواحد ، فإن رافعات التدفق من خلال التدفق القابل للتعديل ، والتي تحتوي على عقد موحدة في تكوينها ، تعتبر دائرة مفردة. بالنسبة للرافعات مع أقسام الإغلاق ، يتم الفصل ، مع مراعاة توزيع المياه في خط الأنابيب لكل عقدة أداة.
يتم حساب استهلاك المياه في موقع معين بالصيغة:
زلا = (3.6 × سلا × β1 × β2) / ((رص - ر0) × ج)
في التعبير ، تأخذ الأحرف الأبجدية المعاني التالية:
- سلا - الحمل الحراري للدائرة ؛
- β1, β2 - معاملات مجدولة إضافية مع مراعاة نقل الحرارة في الغرفة ؛
- ج - السعة الحرارية للماء 4.187 ؛
- رص - درجة حرارة الماء في خط الإمداد ؛
- ر0 - درجة حرارة الماء في خط العودة.
بعد تحديد قطر وكمية الماء ، من الضروري معرفة سرعة حركتها وقيمة المقاومة R. يتم إجراء جميع الحسابات بشكل ملائم باستخدام برامج خاصة.
GH الدائري الدائري الثانوي
بعد GR من الحلقة الرئيسية ، يتم تحديد الضغط في حلقة التدوير الصغيرة التي تشكلت من خلال أقرب رافعاتها ، مع الأخذ في الاعتبار أن خسائر الضغط يمكن أن تختلف بنسبة لا تزيد عن 15 ٪ مع حالة جمود ولا تزيد عن 5 ٪ مع مرور واحد.
إذا لم يكن من الممكن ربط فقدان الضغط ، فقم بتثبيت غسالة خنق ، يتم حساب قطرها باستخدام طرق برمجية.
حساب بطاريات المبرد
دعنا نعود إلى مخطط المنزل الموجود أعلاه. من خلال الحسابات ، وجد أنه سيلزم 16 كيلو واط من الطاقة للحفاظ على توازن الحرارة. يوجد في هذا المنزل 6 مباني لأغراض مختلفة - غرفة معيشة وحمام ومطبخ وغرفة نوم وممر وقاعة مدخل.
بناءً على أبعاد الهيكل ، يمكنك حساب الحجم V:
V = 6 × 8 × 2.5 = 120 م3
بعد ذلك ، تحتاج إلى العثور على كمية الطاقة الحرارية لكل م3. للقيام بذلك ، يجب قسمة Q على الحجم الموجود ، وهو:
P = 16000/120 = 133 واط لكل م3
بعد ذلك ، تحتاج إلى تحديد مقدار الطاقة الحرارية المطلوبة لغرفة واحدة. في الرسم البياني ، تم حساب مساحة كل غرفة بالفعل.
حدد الحجم:
- حمام – 4.19×2.5=10.47;
- غرفة المعيشة – 13.83×2.5=34.58;
- المطبخ – 9.43×2.5=23.58;
- غرفة النوم – 10.33×2.5=25.83;
- الممر – 4.10×2.5=10.25;
- الرواق – 5.8×2.5=14.5.
في الحسابات ، تحتاج أيضًا إلى التفكير في الغرف التي لا توجد فيها بطاريات تدفئة ، على سبيل المثال ، ممر.
حدد الكمية المطلوبة من الحرارة لكل غرفة ، وضرب حجم الغرفة بالمؤشر R.
نحصل على القوة المطلوبة:
- للحمام - 10.47 × 133 = 1392 واط ؛
- لغرفة المعيشة - 34.58 × 133 = 4599 واط ؛
- للمطبخ - 23.58 × 133 = 3136 واط ؛
- لغرفة النوم - 25.83 × 133 = 3435 واط ؛
- للممر - 10.25 × 133 = 1363 واط ؛
- للممر - 14.5 × 133 = 1889 واط.
ننتقل إلى حساب بطاريات المبرد. سنستخدم مشعات الألمنيوم ، التي يبلغ ارتفاعها 60 سم ، والطاقة عند درجة حرارة 70 هي 150 واط.
نحسب العدد المطلوب من بطاريات المبرد:
- حمام – 1392/150=10;
- غرفة المعيشة – 4599/150=31;
- المطبخ – 3136/150=21;
- غرفة النوم – 3435/150=23;
- الرواق – 1889/150=13.
الإجمالي المطلوب: 10 + 31 + 21 + 23 + 13 = 98 بطاريات مشعاع.
يحتوي موقعنا أيضًا على مقالات أخرى فحصنا فيها بالتفصيل إجراء إجراء الحساب الحراري لنظام التدفئة ، والحساب خطوة بخطوة لقوة المشعات وأنابيب التسخين. وإذا افترض نظامك وجود الأرضيات الدافئة ، فستحتاج إلى إجراء حسابات إضافية.
يتم تناول جميع هذه القضايا بمزيد من التفصيل في مقالاتنا التالية:
- الحساب الحراري لنظام التدفئة: كيفية حساب الحمل على النظام بشكل صحيح
- حساب مشعات التدفئة: كيفية حساب العدد والقدرة المطلوبة للبطاريات
- حساب حجم الأنبوب: مبادئ الحساب وقواعد الحساب باللتر والمتر المكعب
- كيفية إجراء حساب للأرضية الدافئة باستخدام مثال نظام المياه
- حساب الأنابيب للتدفئة تحت البلاط: أنواع الأنابيب وطرق وخطوة التمديد + حساب التدفق
استنتاجات وفيديو مفيد حول الموضوع
في الفيديو يمكنك مشاهدة مثال لحساب تسخين المياه ، والذي يتم عن طريق برنامج Valtec:
من الأفضل إجراء الحسابات الهيدروليكية باستخدام برامج خاصة تضمن دقة عالية للحسابات ، مع مراعاة جميع الفروق الدقيقة في التصميم.
هل أنت متخصص في حساب أنظمة التدفئة باستخدام الماء كمبرد وتريد استكمال مقالنا بالصيغ المفيدة ومشاركة الأسرار المهنية؟
أو ربما تريد التركيز على حسابات إضافية أو الإشارة إلى عدم الدقة في حساباتنا؟ يرجى كتابة تعليقاتك وتوصياتك في الكتلة أسفل المقالة.
بصراحة ، لم أكن أزعجني بالحسابات عندما كنت أقوم بالتدفئة الخاصة بي. بالنسبة لي ، كل هذه الصيغ هي إعدامات مصرية. هذا للمهندسين والمقدرين وكل ذلك. بالطبع ، سوف يحسب هذا النهج بدقة ويأخذ في الاعتبار جميع الفروق الدقيقة في التدفئة.
لكنني تذكرت النظام لعدة سنوات أخرى ، عن طريق الكتابة ، إذا جاز التعبير. في القاعة أضاف زعانف للمشعات ، ولكن في المطبخ ، على العكس ، قام بتخفيضها ، كانت ساخنة. توقعت مثل هذا الاحتمال ، أخذ في الاعتبار عند الاتصال.
حقيقة الأمر أنه ليس من الممكن دائمًا إكماله حتى يعمل النظام بشكل مناسب. لا توجد رغبة في إجراء الحسابات بنفسك - يمكنك الوثوق بالمختصين.