Топлинно изчисление на отоплителна система: как правилно да се изчисли натоварването на система

Проектирането и топлинното изчисление на отоплителната система е задължителен етап при подреждането на отоплението в дома. Основната задача на изчислителните дейности е да се определят оптималните параметри на котела и радиаторната система.

Съгласете се, на пръв поглед може да изглежда, че само инженер може да извърши изчисление на топлотехниката. Не всичко обаче е толкова сложно. Познавайки алгоритъма на действията, ще се окаже, че независимо извърши необходимите изчисления.

Статията описва подробно процедурата за изчисление и предоставя всички необходими формули. За по-добро разбиране сме подготвили пример за топлинно изчисление за частна къща.

Топлинно изчисление на отоплението: общ ред

Класическото топлинно изчисление на отоплителната система е консолидиран технически документ, който включва задължителните поетапни стандартни методи за изчисление.

Но преди да изучите тези изчисления на основните параметри, трябва да вземете решение за концепцията на самата отоплителна система.

Отоплителната система се характеризира с принудително подаване и неволно отстраняване на топлина в помещението.

Основните задачи за изчисляване и проектиране на отоплителната система:

• най-надеждно определят загубите на топлина;
• определят количеството и условията на използване на охлаждащата течност;
• изберете елементите на генериране, изместване и пренос на топлина възможно най-точно.

По време на строителството отоплителни системи Необходимо е първоначално да се събират разнообразни данни за помещението / сградата, където ще се използва отоплителната система. След извършване на изчислението на топлинните параметри на системата, анализирайте резултатите от аритметичните операции.

Въз основа на получените данни компонентите на отоплителната система се избират с последващо закупуване, монтаж и пускане в експлоатация.

Отоплението е многокомпонентна система за осигуряване на одобрения температурен режим в помещение / сграда. Това е отделна част от комуникационния комплекс на модерно жилище

Прави впечатление, че посоченият метод на топлинно изчисление ви позволява точно да изчислите голям брой количества, които конкретно описват бъдещата отоплителна система.

В резултат на топлинното изчисление ще бъде налична следната информация:

• брой топлинни загуби, мощност на котела;
• броя и вида на топлинните радиатори за всяка стая поотделно;
• хидравлични характеристики на тръбопровода;
• обем, скорост на охлаждащата течност, мощност на термопомпата.

Топлинното изчисление не е теоретично очертание, а по-скоро точни и разумни резултати, които се препоръчват да се използват на практика при избора на компоненти на отоплителната система.

Стандарти за стайна температура

Преди да се правят изчисления на параметрите на системата, е необходимо, като минимум, да се знае редът на очакваните резултати, както и да има стандартизирани характеристики на някои таблични величини, които трябва да бъдат заместени във формулите или ориентирани към тях.

Извършвайки изчисления на параметри с такива константи, можете да сте сигурни в надеждността на желания динамичен или постоянен параметър на системата.

За помещения с различно предназначение има референтни стандарти за температурни условия на жилищни и нежилищни помещения. Тези стандарти са залегнали в така наречения GOST

За отоплителната система един от тези глобални параметри е стайната температура, която трябва да бъде постоянна, независимо от сезона или условията на околната среда.

Според наредбите на санитарните норми и разпоредби има разлики в температурата спрямо летния и зимния период на годината. Климатичната система е отговорна за температурния режим на помещението през летния сезон, принципът на неговото изчисляване е описан подробно в тази статия.

Но температурата в помещението през зимата се осигурява от отоплителната система. Затова се интересуваме от температурните граници и техните допустими отклонения за отклонения за зимния сезон.

Повечето регулаторни документи определят следните температурни диапазони, които позволяват на човек да се чувства комфортно в стая.

За нежилищни офисни помещения до 100 m²:

• 22-24 ° С - оптимална температура на въздуха;
• 1 ° С - допустимо колебание.

За помещения от офис тип с площ над 100 m² температурата е 21-23 ° C. За нежилищните помещения от индустриален тип температурата варира значително в зависимост от предназначението на помещението и установените стандарти за защита на труда.

Удобната стайна температура за всеки човек е „собствена“.Някой обича да е много топъл в стаята, някой удобен, когато в стаята е хладно - всичко е съвсем индивидуално

Що се отнася до жилищните помещения: апартаменти, частни къщи, имоти, и т.н., има определени температурни диапазони, които могат да се регулират в зависимост от желанията на жителите.

И все пак за конкретни стаи на апартамент и къща имаме:

• 20-22 ° С - жилищни помещения, включително детска стая, допуск ± 2 ° С -
• 19-21 ° С - кухня, тоалетна, толеранс ± 2 ° C;
• 24-26 ° С - баня, душ, басейн, толеранс ± 1 ° C;
• 16-18 ° C - коридори, коридори, стълбищни помещения, килерчета, допуск + 3 ° C

Важно е да се отбележи, че има още няколко основни параметъра, които влияят на температурата в помещението и върху които трябва да се съсредоточите при изчисляване на отоплителната система: влажност (40-60%), концентрация на кислород и въглероден диоксид във въздуха (250: 1), скорост на въздуха маси (0,13-0,25 m / s) и т.н.

Изчисляване на топлинните загуби в къщата

Според втория закон на термодинамиката (училищна физика), няма спонтанен пренос на енергия от по-малко нагряти към по-нагрети мини или макро обекти. Специален случай на този закон е „желанието” да се създаде температурно равновесие между две термодинамични системи.

Например първата система е среда с температура -20 ° C, втората е сграда с вътрешна температура + 20 ° C. Според горния закон тези две системи ще се стремят да балансират чрез обмен на енергия. Това ще се случи чрез загуба на топлина от втората система и охлаждане в първата.

Определено можем да кажем, че околната температура зависи от географската ширина, на която се намира частната къща. А температурната разлика влияе върху количеството изтичане на топлина от сградата (+)

Под топлинна загуба се разбира неволното освобождаване на топлина (енергия) от определен обект (къща, апартамент). За обикновен апартамент този процес не е толкова „забележим“ в сравнение с частна къща, тъй като апартаментът се намира вътре в сградата и е „съседен“ с други апартаменти.

В частна къща през външните стени, пода, покрива, прозорците и вратите, в една или друга степен, топлината „оставя“.

Знаейки количеството топлинна загуба за най-неблагоприятните метеорологични условия и характеристиките на тези условия, е възможно да се изчисли мощността на отоплителната система с висока точност.

И така, обемът на изтичане на топлина от сградата се изчислява по следната формула:

Q = Q_етаж+ Q_{стената}+ Q_{прозореца}+ Q_{покривът}+ Q_{вратата}+ ... + Q_азкъдето

Qi - количеството топлинна загуба от равномерния вид на обвивката на сградата.

Всеки компонент на формулата се изчислява по формулата:

Q = S * ΔT / Rкъдето

• Q - изтичане на топлина, V;
• S - площ на определен тип структура, кв. m;
• ATi, - разликата в температурите на околния и вътрешния въздух, ° C;
• R - термично съпротивление на определен тип конструкция, m²* ° C / W.

Стойността на термичното съпротивление за реални материали се препоръчва да се вземе от помощни таблици.

В допълнение, термичното съпротивление може да се получи, като се използва следното съотношение:

R = d / kкъдето

• R - термично съпротивление, (m²* K) / W;
• к - топлопроводимост на материала, W / (m²* К);
• г - дебелината на този материал, m

В старите къщи с влажна покривна конструкция изтичане на топлина става през горната част на сградата, а именно през покрива и таванското помещение. Провеждане на събития за изолация на тавана или изолация на тавански покрив решаване на този проблем.

Ако изолирате таванското пространство и покрива, тогава общите загуби на топлина от къщата могат да бъдат значително намалени

В къщата има още няколко вида загуба на топлина чрез пукнатини в конструкциите, вентилационна система, аспиратор, отваряне на прозорци и врати. Но да се вземе предвид техният обем няма смисъл, тъй като те съставляват не повече от 5% от общия брой големи течове на топлина.

Определяне на мощността на котела

За да поддържате температурната разлика между околната среда и температурата вътре в къщата, е необходима независима отоплителна система, която поддържа желаната температура във всяка стая на частна къща.

Основата на отоплителната система е различна видове котли: течно или твърдо гориво, електрическо или газово.

Котелът е централният блок на отоплителната система, който генерира топлина. Основната характеристика на котела е неговата мощност, а именно скоростта на преобразуване е количеството топлина за единица време.

След изчисляване на топлинното натоварване за отопление получаваме необходимата номинална мощност на котела.

За обикновен многостаен апартамент, мощността на котела се изчислява чрез площта и специфичната мощност:

P_бойлер= (S_стая* P_{специфичен})/10където

• S_стая - обща площ на отопляваното помещение;
• P_udellnaya - специфична мощност спрямо климатичните условия.

Но тази формула не отчита загубите на топлина, което е достатъчно в частна къща.

Има и друга връзка, която отчита този параметър:

P_бойлер= (Q_загуба* S) / 100където

• P_бойлер - мощност на котела;
• Q_загуба - загуба на топлина;
• S - отопляема площ.

Номиналната мощност на котела трябва да се увеличи. Резерв е необходим, ако се планира използването на бойлер за отопление на водата за банята и кухнята.

В повечето отоплителни системи на частни къщи се препоръчва да използвате разширителен резервоар, в който ще се съхранява захранването с топлоносител. Всеки частен дом се нуждае от топла вода

За да се осигури резерва на мощността на котела в последната формула, е необходимо да се добави коефициентът на безопасност K:

P_бойлер= (Q_загуба* S * K) / 100където

K - тя ще бъде равна на 1,25, тоест проектният капацитет на котела ще бъде увеличен с 25%.

По този начин, капацитетът на котела осигурява възможност да се поддържа стандартната температура на въздуха в помещенията на сградата, както и да има първоначален и допълнителен обем гореща вода в къщата.

Характеристики на избора на радиатори

Стандартните компоненти за подаване на топлина в помещение са радиатори, панели, системи за подово отопление, конвектори и др. Най-често срещаните части на отоплителната система са радиатори.

Топлинният радиатор е специална куха конструкция от модулен тип, изработена от сплав с високо разсейване на топлината. Изработен е от стомана, алуминий, чугун, керамика и други сплави. Принципът на работа на отоплителния радиатор се свежда до излъчване на енергия от охлаждащата течност в пространството на помещението чрез „венчелистчетата“.

Алуминиевият и биметалният отоплителен радиатор замени масивните чугунени батерии. Лекотата на производство, високото разсейване на топлината, успешната конструкция и дизайн направи този продукт популярен и широко разпространен инструмент за излъчване на топлина в помещение.

Има няколко техники изчисление на отоплителни радиатори в стаята. Следващият списък от методи е сортиран по ред на повишаване на точността.

Опции за изчисление:

1. По площ, N = (S * 100) / C, където N е броят на секциите, S е площта на помещението (m²), C - топлопреминаване на една секция на радиатора (W, взета от паспорта или сертификата за продукта), 100 W - количеството топлинен поток, необходимо за отопление 1 m² (емпирична стойност). Възниква въпросът: как да се вземе предвид височината на тавана на стаята?
2. По обем, N = (S * H ​​* 41) / C, където N, S, C е подобен. N - височина на помещението, 41 W - количеството топлинен поток, необходимо за отопление 1 m³ (емпирична стойност).
3. Според коефициентите, N = (100 * S * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C, където N, S, C и 100 са сходни. k1 - като се вземе предвид броят на камерите в прозорец с двоен стъклопакет на прозореца на стаята, k2 - топлоизолация на стените, k3 - съотношение на площта на прозорците към площта на помещението, k4 - средна минус температура в най-студената зимна седмица, k5 - брой външни стени на стаята (които „излизат“ на улицата), k6 - тип стая отгоре, k7 - височина на тавана.

Това е най-точният вариант за изчисляване на броя на секциите. Естествено, дробните резултати от изчисленията винаги са закръглени до следващото цяло число.

Хидравлично изчисление на водоснабдяването

Разбира се, „картината“ за изчисляване на топлината за отопление не може да бъде пълна, без да се изчислят такива характеристики като обем и скорост на охлаждащата течност.В повечето случаи охлаждащата течност е обикновена вода в течно или газообразно състояние на агрегация.

Действителният обем на охлаждащата течност се препоръчва да се изчисли чрез сумиране на всички кухини в отоплителната система. Когато използвате котел с една верига, това е най-добрият вариант. При използване на котли с две вериги в отоплителната система е необходимо да се вземат предвид разходите за топла вода за хигиенни и други битови нужди

Изчисляването на обема на водата, загрята от двуконтурни котли за осигуряване на жителите на топла вода и загряване на охлаждащата течност, се извършва чрез сумиране на вътрешния обем на отоплителния кръг и реалните нужди на потребителите в отопляема вода.

Обемът на топлата вода в отоплителната система се изчислява по формулата:

W = k * Pкъдето

• W - обем на топлоносителя;
• P - мощност на отоплителния котел;
• к - коефициент на мощност (броят на литри на единица мощност е 13,5, диапазонът е 10-15 литра).

В резултат на това крайната формула изглежда така:

W = 13,5 * P

Скоростта на охлаждащата течност е окончателната динамична оценка на отоплителната система, която характеризира скоростта на циркулация на течността в системата.

Тази стойност помага да се оцени типът и диаметърът на тръбопровода:

V = (0.86 * P * μ) / ΔTкъдето

• P - мощност на котела;
• μ - ефективност на котела;
• ATi, - разлика в температурата между подадената вода и връщащата се вода.

Използване на горните методи хидравлично изчисление, ще бъде възможно да се получат реални параметри, които са „основата” на бъдещата отоплителна система.

Пример за топлинно изчисление

Като пример за изчисляване на топлината, има обикновена едноетажна къща с четири дневни, кухня, баня, "зимна градина" и помощни помещения.

Фундаментът е от монолитна стоманобетонна плоча (20 см), външните стени са бетонни (25 см) с мазилка, покривът е покрит с дървени греди, покривът е от метална керемида и минерална вата (10 см)

Определете първоначалните параметри на къщата, необходими за изчисленията.

Размери на сградата:

• височина на пода - 3 м;
• малък прозорец отпред и отзад на сградата 1470 * 1420 мм;
• голям прозорец на фасадата 2080 * 1420 мм;
• входни врати 2000 * 900 мм;
• задни врати (изход към терасата) 2000 * 1400 (700 + 700) мм.

Обща ширина на сградата 9,5 m², дължина 16 m², Ще се отопляват само дневни (4 бр.), Баня и кухня.

За да изчислите точно загубата на топлина по стените от областта на външните стени, трябва да извадите площта на всички прозорци и врати - това е напълно различен вид материал с неговата термична устойчивост

Започваме с изчисляване на площите на еднородни материали:

• застроена площ - 152 m²;
• площ на покрива - 180 m² като се има предвид височината на таванското помещение 1.3 m и ширината на пистата - 4 m;
• площ на прозореца - 3 * 1,47 * 1,42 + 2,08 * 1,42 = 9,22 m²;
• площ на вратата - 2 * 0.9 + 2 * 2 * 1.4 = 7.4 m².

Площта на външните стени ще бъде 51 * 3-9.22-7.4 = 136.38 m².

Пристъпваме към изчисляването на топлинните загуби за всеки материал:

• Q_етаж= S * ΔT * k / d = 152 * 20 * 0.2 / 1.7 = 357.65 W;
• Q_{покривът}= 180 * 40 * 0,1 / 0,05 = 14400 W;
• Q_{прозореца}= 9,22 * 40 * 0,36 / 0,5 = 265,54 W;
• Q_{вратата}= 7.4 * 40 * 0.15 / 0.75 = 59.2 W;

Както и Q_{стената} еквивалентен на 136,38 * 40 * 0,25 / 0,3 = 4546. Сумата от всички топлинни загуби ще бъде 19628,4 вата.

В резултат на това изчисляваме мощността на котела: P_бойлер= Q_загуба* S_{otapliv_komnat}* 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.

Ще изчислим броя на секциите на радиаторите за една от стаите. За всички останали изчисленията са сходни. Например ъгловата стая (ляв, долен ъгъл на диаграмата) е 10,4 м2.

Следователно, 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.

За тази стая са необходими 9 секции на отоплителен радиатор с топлопреминаване от 180 вата.

Обръщаме се към изчисляването на количеството охлаждаща течност в системата - W = 13,5 * P = 13,5 * 21 = 283,5 литра. И така, скоростта на охлаждащата течност ще бъде: V = (0.86 * P * μ) / ∆T = (0.86 * 21000 * 0.9) /20=812.7 l.

В резултат на това пълният оборот на общия обем на охлаждащата течност в системата ще бъде равен на 2,87 пъти за един час.

Избор на статии за топлинно изчисление ще ви помогне да определите точните параметри на елементите на отоплителната система:

1. Изчисляване на отоплителната система на частна къща: правила и примери за изчисление
2. Топлотехническо изчисление на сграда: специфики и формули за извършване на изчисления + практически примери

Изводи и полезно видео по темата

Просто изчисление на отоплителната система за частна къща е представено в следния преглед:

Всички тънкости и общоприети методи за изчисляване на топлинните загуби на сграда са показани по-долу:

Друг вариант за изчисляване на топлинните течове в типична частна къща:

Това видео говори за характеристиките на циркулацията на енергиен носител за отопление на дома:

Топлинното изчисление на отоплителната система е индивидуално по своя характер, трябва да се извърши правилно и точно. Колкото по-точни ще бъдат направени изчисленията, толкова по-малко ще трябва да преплащат собствениците на селска къща по време на експлоатация.

Имате ли опит в извършването на топлинно изчисление на отоплителната система? Или имате въпроси по темата? Моля, споделете мнението си и оставете коментари. Блокът за обратна връзка се намира отдолу.