Хидравлично изчисление на отоплителната система на конкретен пример

Отоплението въз основа на циркулация на гореща вода е най-често срещаният вариант за подреждане на частна къща. За компетентно проектиране на системата е необходимо да има предварителни резултати от анализа, така нареченото хидравлично изчисление на отоплителната система, свързващо налягането във всички секции на мрежата с диаметрите на тръбите.

Представената статия описва подробно техниката на изчисление. За да разберем по-добре алгоритъма на действията, разгледахме процедурата за изчисление, като използваме конкретен пример.

Придържайки се към описаната последователност, ще бъде възможно да се определи оптималният диаметър на главното, броя на отоплителните устройства, мощността на котела и други системни параметри, необходими за организиране на ефективно индивидуално подаване на топлина.

Концепцията за хидравлично изчисление

Определящият фактор в технологичното развитие на отоплителните системи се превърна в обичайната икономия на енергия. Желанието да се спестят пари прави по-внимателен подход към дизайна, подбора на материали, методите за монтаж и работа на отоплението за дома.

Ето защо, ако решите да създадете уникална и основно икономична отоплителна система за вашия апартамент или дом, тогава ви препоръчваме да се запознаете с правилата за изчисление и дизайн.

Преди да определите хидравличното изчисление на системата, трябва ясно и ясно да разберете, че индивидуалната отоплителна система на апартамент и къща е разположена условно с порядък по-висок спрямо централната отоплителна система на голяма сграда.

Личната отоплителна система се основава на коренно различен подход към концепциите за топлина и енергия.

Същността на хидравличното изчисление е, че скоростта на потока на охлаждащата течност не е предварително зададена със значително сближаване с реалните параметри, а се определя чрез свързване на диаметъра на тръбата с параметрите на налягането във всички пръстени на системата

Достатъчно е да се извърши тривиално сравнение на тези системи в следните параметри.

1. Системата за централно отопление (котелно-апартамент) се основава на стандартни видове енергия - въглища, газ. В автономна система можете да използвате почти всяко вещество, което има висока специфична топлина на горене или комбинация от няколко течни, твърди, гранулирани материали.
2. DSP е изграден върху конвенционални елементи: метални тръби, „тромави“ батерии, спирателни клапани. Индивидуална отоплителна система ви позволява да комбинирате различни елементи: многосекционни радиатори с добро разсейване на топлината, високотехнологични термостати, различни видове тръби (PVC и мед), кранове, тапи, фитинги и разбира се собствени по-икономични котли, циркулационни помпи.
3. Ако влезете в апартамента на типична панелна къща, построена преди около 20-40 години, виждаме, че отоплителната система се свежда до наличието на 7-клетъчна батерия под прозореца във всяка стая на апартамента плюс вертикална тръба през цялата къща (щранг), с която можете да "общувате" с съседи отгоре / отдолу. Независимо дали става въпрос за автономна отоплителна система (ASO), тя ви позволява да изградите система с всякаква сложност, като вземете предвид индивидуалните желания на жителите на апартамента.
4. За разлика от DSP, отделна отоплителна система взема предвид доста впечатляващ списък от параметри, които влияят на преноса, консумацията на енергия и топлинните загуби. Температура на околната среда, необходимия температурен диапазон в помещенията, площта и обемът на помещението, броя на прозорците и вратите, предназначението на помещенията и др.

По този начин хидравличното изчисление на отоплителната система (GRSO) е условен набор от изчислени характеристики на отоплителната система, който предоставя изчерпателна информация за параметри като диаметър на тръбата, т.е. брой радиатори и клапани.

Този тип радиатор е бил инсталиран в повечето панелни къщи в постсъветското пространство. Спестяване на материали и липса на идея за дизайн „на лице“

GRSO ви позволява да изберете правилната пръстенова водна помпа (отоплителен котел) за транспортиране на гореща вода до крайните елементи на отоплителната система (радиатори) и в крайна сметка да имате най-балансираната система, която пряко влияе върху финансовите инвестиции за отопление на дома.

Друг вид отоплителен радиатор за DSP. Това е по-универсален продукт, който може да има произволен брой ръбове. Така можете да увеличите или намалите площта на топлопреминаване

Последователност на стъпките за изчисление

Говорейки за изчисляването на отоплителната система, отбелязваме, че тази процедура е най-нееднозначната и важна по отношение на дизайна.

Преди да извършите изчислението, трябва да направите предварителен анализ на бъдещата система, например:

• настройте топлинния баланс във всички и конкретно във всяка стая на апартамента;
• изберете термостати, клапани и регулатори на налягането;
• идентифицира области на системата с максимална и минимална консумация на топлоносител.

Освен това е необходимо да се определи общата схема на транспортиране на охлаждащата течност: пълна и малка верига, еднотръбна система или двутръбна магистрала.

В резултат на хидравличното изчисление получаваме няколко важни характеристики на хидравличната система, които дават отговори на следните въпроси:

• каква трябва да бъде мощността на източника за отопление;
• какъв е дебитът и скоростта на охлаждащата течност;
• какъв диаметър на главния тръбопровод на топлопровода е необходим;
• какви са възможните загуби на топлина и масата на самата охлаждаща течност.

Друг важен аспект на хидравличното изчисление е процедурата за балансиране (свързване) на всички части (разклонения) на системата при екстремни топлинни условия с помощта на контролни устройства.

Има няколко основни типа продукти за отопление: многосекционен чугун и алуминий, стоманен панел, биметални радиатори и завеси. Но най-често срещаните са алуминиеви многосекционни радиатори

Площта на заселване на тръбопровода представлява секция с постоянен диаметър на самия тръбопровод, както и непроменен поток гореща вода, който се определя по формулата на топлинния баланс на помещенията. Изброяването на проектните зони започва от помпа или източник на топлина.

Първоначални условия на примера

За по-конкретно обяснение на всички детайли на хидравличната грешка, ние вземаме конкретен пример за конвенционален корпус. На склад разполагаме с класически 2-стаен апартамент на панелна къща с обща площ 65,54 m², която включва две стаи, кухня, отделна тоалетна и баня, двоен коридор, балкон.

След пускането в експлоатация получихме следната информация относно готовността на апартамента. Описаният апартамент включва замазки и грундирани стени, изработени от монолитни стоманобетонни конструкции, профилни прозорци с две камерни стъкла, вътрешни врати, пресовани с тирза, и керамични плочки на пода на банята.

Типична 9-етажна панелна къща с четири входа. На всеки етаж има 3 апартамента: един двустаен и два тристайни. Апартаментът се намира на петия етаж

В допълнение, представеният корпус вече е оборудван с медно окабеляване, дозатори и отделен капак, газова печка, баня, умивалник, тоалетна, отопление за кърпа, мивка.

И най-важното е, че дневните, банята и кухнята вече имат алуминиеви радиатори за отопление. Въпросът относно тръбите и котела остава отворен.

Как се събират данни

Хидравличното изчисление на системата в голяма степен се основава на изчисления, свързани с изчисляването на отоплението върху площта на помещението.

Следователно, трябва да имате следната информация:

• площта на всяка отделна стая;
• размери на съединители за прозорци и врати (вътрешните врати почти не оказват влияние върху загубата на топлина);
• климатичните условия, особеностите на региона.

Ще изходим от следните данни. Площта на общото помещение е 18,83 m², спалня - 14.86 m², кухня - 10.46 m², балкон - 7,83 m² (сума), коридор - 9,72 m² (количество), баня - 3,60 м², тоалетна - 1,5 m², Входни врати - 2,20 м², показване на прозореца на общото помещение - 8,1 m², прозорец на спалнята - 1,96 м², кухненски прозорец - 1,96 м².

Височината на стените на апартамента е 2 метра 70 см. Външните стени са от бетон от клас В7 плюс вътрешна мазилка, с дебелина 300 мм.Вътрешни стени и прегради - носещи 120 мм, обикновени - 80 мм. Под и съответно таван от бетонни плочи от клас В15, дебелина 200 мм.

Разположението на този апартамент предоставя възможност за създаване на един отделен клон за отопление, преминаващ през кухнята, спалнята и общото помещение, което ще осигури средна температура от 20-22⁰C в стаите (+)

Ами околната среда? Апартаментът е в къщата, която се намира в средата на малък градски микрорайон. Градът е разположен в определена низина, височината над морското равнище е 130-150 м. Климатът е умерено континентален с прохладни зими и сравнително топло лято.

Средната годишна температура, + 7,6 ° C. Средната януарска температура е -6,6 ° C, юли + 18,7 ° C. Вятър - 3,5 м / с, средна влажност - 74%, валежи 569 мм.

Анализирайки климатичните условия в региона, трябва да се отбележи, че имаме работа с широк диапазон от температури, което от своя страна се отразява на специалното изискване за регулиране на отоплителната система на апартамента.

Мощност на генератора на топлина

Един от основните компоненти на отоплителната система е котел: електрически, газов, комбиниран - на този етап няма значение. Тъй като основната му характеристика е важна за нас - мощността, тоест количеството енергия за единица време, което ще бъде изразходвано за отопление.

Мощността на самия котел се определя от формулата по-долу:

W бойлер = (S стая * W бизнес) / 10,

когато:

• Spomesch - сумата на площите на всички помещения, които изискват отопление;
• Wudel - специфична мощност, като се вземат предвид климатичните условия на местоположението (затова беше необходимо да се знае климатът на региона).

Какво е характерно, за различните климатични зони имаме следните данни:

• северните райони - 1,5 - 2 кВт / м²;
• централна зона - 1 - 1,5 kW / m²;
• южни райони - 0,6 - 1 кВт / м².

Тези цифри са доста произволни, но въпреки това дават ясен числов отговор относно въздействието на околната среда върху отоплителната система на апартамента.

Тази карта показва климатични зони с различни температурни условия. Местоположението на корпуса спрямо зоната и колко трябва да похарчите за отопление на метър квадратен кВт енергия (+)

Сумата от площта на апартамента, която трябва да се отоплява, е равна на общата площ на апартамента и е равна на, тоест 65,54-1,80-6,03 = 57,71 м2 (минус балкона). Специфичната мощност на котела за централния район със студени зими е 1,4 kW / m2. По този начин в нашия пример изчислената мощност на отоплителния котел е еквивалентна на 8,08 kW.

Параметри на динамичната течност

Пристъпваме към следващия етап на изчисления - анализ на разхода на охлаждащата течност. В повечето случаи отоплителната система на апартамент се различава от другите системи - това се дължи на броя на отоплителните панели и дължината на тръбопровода. Налягането се използва като допълнителна движеща сила на потока вертикално през системата.

В частни едноетажни и многоетажни сгради се използват стари апартаментни сгради от панелен тип, отоплителни системи с високо налягане, което позволява транспортиране на веществото, отделящо топлина, до всички секции на разклонена, много пръстенова отоплителна система и набиране на вода до цялата височина (до 14-ия етаж) на сградата.

Напротив, обикновен 2- или 3-стаен апартамент с независимо отопление няма такова разнообразие от пръстени и клонове на системата, той включва не повече от три вериги.

Това означава, че охлаждащата течност се транспортира, използвайки естествения процес на водния поток. Но можете да използвате циркулационни помпи, отоплението се осигурява от газов / електрически бойлер.

Препоръчваме да използвате циркулационна помпа за отопление на помещения над 100 m², Помпата може да се монтира както преди, така и след котела, но обикновено се слага на „връщане“ - по-ниска температура на носача, по-малко подаване на въздух, по-дълъг живот на помпата

Специалистите по проектиране и монтаж на отоплителни системи определят два основни подхода по отношение на изчисляването на обема на охлаждащата течност:

1. Според реалния капацитет на системата. Всички обеми от кухини, без изключение, където ще тече потокът от гореща вода: сумата от отделни секции на тръби, секции на радиатори и др. Но това е доста отнемащ време вариант.
2. По мощност на котела. Тук мненията на експертите се разминават много, някои казват 10, други 15 литра на единица капацитет на котела.

От прагматична гледна точка трябва да се вземе предвид фактът, че отоплителната система вероятно не само ще доставя топла вода за помещението, но и ще загрява водата за баня / душ, умивалник, мивка и сушилня, а може би и за хидромасаж или джакузи. Тази опция е по-проста.

Ето защо в този случай препоръчваме да инсталирате 13,5 литра на единица мощност. Умножавайки това число по мощността на котела (8,08 кВт), получаваме изчисления обем на водна маса - 109,08 литра.

Изчислената скорост на охлаждащата течност в системата е точно този параметър, който ви позволява да изберете конкретен диаметър на тръбата за отоплителната система.

Изчислява се по следната формула:

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

когато:

• W - мощност на котела;
• т - температура на подадената вода;
• за - температура на водата във връщащата верига;
• к - ефективност на котела (0,95 за газов котел).

Замествайки изчислените данни във формулата, имаме: (0.86 * 8080 * 0.95) / 80-60 = 6601.36 / 20 = 330 кг / час. Така за един час в системата се движи 330 л охлаждаща течност (вода), а капацитетът на системата е около 110 л.

Определяне на диаметъра на тръбата

За окончателното определяне на диаметъра и дебелината на отоплителните тръби остава да се обсъди въпросът за загубите на топлина.

Максималното количество топлина напуска помещението през стените - до 40%, през прозорците - 15%, пода - 10%, всичко останало през тавана / покрива. Жилището се характеризира с загуби главно чрез прозорци и балконски модули

Има няколко вида загуба на топлина в отопляеми помещения:

1. Загуба на налягане в тръбите, Този параметър е пряко пропорционален на произведението на специфичната загуба на триене вътре в тръбата (предоставена от производителя) от общата дължина на тръбата. Но като се има предвид текущата задача, такива загуби могат да бъдат игнорирани.
2. Загуба на главата при местни съпротивления на тръбите - Разходи за топлина на фитинги и вътрешно оборудване. Но предвид условията на проблема, малък брой монтажни завои и броя на радиаторите, такива загуби могат да бъдат пренебрегвани.
3. Загуби на топлина въз основа на местоположението на апартамента, Има и друг вид разходи за топлина, но те са по-свързани с местоположението на помещението спрямо останалата част от сградата. За обикновен апартамент, който е разположен в средата на къщата и в съседство вляво / вдясно / отгоре / отдолу с други апартаменти, загубата на топлина през страничните стени, тавана и пода е практически равна на "0".

Можете да вземете предвид загубите само през предната част на апартамента - балкон и централния прозорец на общото помещение. Но този въпрос се затваря поради добавянето на 2-3 секции към всеки от радиаторите.

Стойността на диаметъра на тръбите се избира според потока на охлаждащата течност и скоростта на нейната циркулация в отоплителната тръба

Анализирайки горната информация, струва си да се отбележи, че за изчислената скорост на гореща вода в отоплителната система е известна табличната скорост на движение на водните частици спрямо стената на тръбата в хоризонтално положение 0,3-0,7 m / s.

За да помогнем на капитана, представяме така наречения контролен списък на изчисленията за типично хидравлично изчисление на отоплителна система:

• събиране на данни и изчисляване на мощността на котела;
• обем и скорост на топлоносителя;
• загуба на топлина и диаметър на тръбата.

Понякога при неправилно изчисляване можете да получите достатъчно голям диаметър на тръбата, за да блокирате изчисления обем на охлаждащата течност. Този проблем може да бъде решен чрез увеличаване на работния обем на котела или чрез добавяне на допълнителен разширителен резервоар.

На нашия сайт има блок от статии, посветени на изчислението на отоплителната система, съветваме ви да прочетете:

1. Топлинно изчисление на отоплителна система: как правилно да се изчисли натоварването на система
2. Изчисляване на отопление с вода: формули, правила, примери за изпълнение
3. Топлотехническо изчисление на сграда: специфики и формули за извършване на изчисления + практически примери

Изводи и полезно видео по темата

Характеристики, предимства и недостатъци на системите за естествена и принудителна циркулация на отоплителната среда:

Обобщавайки изчисленията на хидравличното изчисление, в резултат на това бяха получени специфични физически характеристики на бъдещата отоплителна система.

Естествено, това е опростена схема за изчисление, която дава приблизителни данни за хидравличното изчисление за отоплителната система на типичен двустаен апартамент.

Опитвате се самостоятелно да извършите хидравлично изчисление на отоплителната система? Или може би не са съгласни с заявения материал? Очакваме вашите коментари и въпроси - блокът за обратна връзка се намира по-долу.