Hydraulický výpočet topného systému na konkrétním příkladu

Vytápění založené na cirkulaci horké vody je nejčastější možností uspořádání soukromého domu. Pro návrh kompetentního systému je nutné mít k dispozici předběžné výsledky analýzy, tzv. Hydraulický výpočet topného systému, který spojuje tlak ve všech částech sítě s průměry potrubí.

Prezentovaný článek podrobně popisuje techniku ​​výpočtu. Abychom lépe porozuměli algoritmu akcí, zkoumali jsme postup výpočtu pomocí konkrétního příkladu.

Při dodržení popsané posloupnosti bude možné určit optimální průměr hlavní sítě, počet topných zařízení, výkon kotle a další parametry systému potřebné pro zajištění efektivního individuálního zásobování teplem.

Koncept hydraulického výpočtu

Rozhodujícím faktorem v technologickém vývoji topných systémů se stala obvyklá úspora energie. Touha ušetřit peníze dělá opatrnější přístup k designu, výběru materiálů, metodám instalace a provozu vytápění pro domácnost.

Pokud se tedy rozhodnete pro svůj byt či dům vytvořit jedinečný a především ekonomický systém vytápění, doporučujeme vám seznámit se s pravidly výpočtu a návrhu.

Před definováním hydraulického výpočtu systému musíte jasně a jasně pochopit, že jednotlivý topný systém bytu a domu je podmíněně umístěn o řád vyšší, vzhledem k systému centrálního vytápění velké budovy.

Osobní topný systém je založen na zásadně odlišném přístupu k koncepcím tepla a energie.

Podstata hydraulického výpočtu spočívá v tom, že průtok chladicí kapaliny není předem nastaven s významným přiblížením ke skutečným parametrům, ale je určován spojením průměrů potrubí s tlakovými parametry ve všech prstencích systému

Stačí provést triviální srovnání těchto systémů podle následujících parametrů.

1. Systém ústředního topení (kotelna-byt) je založen na standardních druzích energie - uhlí, plyn. V autonomním systému můžete použít téměř jakoukoli látku, která má vysoké specifické spalné teplo nebo kombinaci několika kapalných, pevných, zrnitých materiálů.
2. DSP je postaven na konvenčních prvcích: kovové trubky, „nemotorné“ baterie, uzavírací ventily. Individuální topný systém umožňuje kombinovat celou řadu prvků: vícedílné radiátory s dobrým odvodem tepla, špičkové termostaty, různé typy potrubí (PVC a měď), faucety, zátky, tvarovky a samozřejmě jejich vlastní úspornější kotle, oběhová čerpadla.
3. Pokud jdete do bytu typického panelového domu postaveného asi před 20-40 lety, vidíme, že topný systém klesá na přítomnost 7-článkové baterie pod oknem v každé místnosti bytu a svislou trubkou skrz celý dům (stoupačku), se kterou můžete „komunikovat“ s sousedé nad / pod. Ať už se jedná o autonomní systém vytápění (ASO), umožňuje vám sestavit systém jakékoli složitosti s ohledem na individuální přání obyvatel bytu.
4. Na rozdíl od DSP, samostatný topný systém zohledňuje poměrně působivý seznam parametrů, které ovlivňují přenos, spotřebu energie a tepelné ztráty. Teplotní režim prostředí, požadovaný teplotní rozsah v areálu, plocha a objem místnosti, počet oken a dveří, účel místnosti atd.

Hydraulický výpočet topného systému (GRSO) je tedy podmíněnou sadou vypočtených charakteristik topného systému, která poskytuje komplexní informace o parametrech, jako je průměr potrubí, počet radiátorů a ventily.

Tento typ radiátoru byl instalován ve většině panelových domů v postsovětském prostoru. Úspory na materiálech a nedostatek nápadu na design „na obličej“

GRSO vám umožňuje vybrat si správné vodní prstencové čerpadlo (kotel) pro dopravu horké vody do koncových prvků topného systému (radiátory) a nakonec mít nejvyváženější systém, který přímo ovlivňuje finanční investice do vytápění domu.

Další typ topného radiátoru pro DSP. Jedná se o všestrannější produkt, který může mít libovolný počet hran. Můžete tedy zvětšit nebo zmenšit oblast přenosu tepla

Posloupnost kroků výpočtu

Pokud jde o výpočet topného systému, poznamenáváme, že tento postup je z hlediska designu nejednoznačný a důležitý.

Před provedením výpočtu musíte provést předběžnou analýzu budoucího systému, například:

• nastavit tepelnou bilanci ve všech a konkrétně v každé místnosti bytu;
• výběr termostatů, ventilů a regulátorů tlaku;
• identifikovat oblasti systému s maximální a minimální spotřebou tepla.

Kromě toho je nutné stanovit obecné schéma přepravy chladicího média: plný a malý okruh, jednovrstvý systém nebo dálnice.

Na základě hydraulického výpočtu získáme několik důležitých charakteristik hydraulického systému, které poskytují odpovědi na následující otázky:

• jaká by měla být energie zdroje topení;
• jaký je průtok a rychlost chladicí kapaliny;
• jaký průměr hlavního potrubí tepelného potrubí je potřebný;
• jaké jsou možné ztráty tepla a množství samotné chladicí kapaliny.

Dalším důležitým aspektem hydraulického výpočtu je postup vyvážení (propojení) všech částí (větví) systému v extrémních teplotních podmínkách pomocí regulačních zařízení.

Existuje několik hlavních typů topných produktů: litinová a hliníková vícedílná, ocelová deska, bimetální radiátory a krycí pece. Nejběžnější jsou však hliníkové vícedílné radiátory

Sídelní oblast potrubí je úsek s konstantním průměrem samotného potrubí a také nezměněný tok horké vody, který je určen vzorcem tepelné bilance místností. Seznam návrhových zón začíná od čerpadla nebo zdroje tepla.

Počáteční podmínky příkladu

Pro konkrétnější vysvětlení všech podrobností hydraulického přepočtu uvádíme konkrétní příklad konvenčního pouzdra. Skladem máme klasický 2-pokojový byt panelového domu o celkové výměře 65,54 m², který zahrnuje dva pokoje, kuchyň, oddělené WC a koupelnu, dvojitou chodbu, dvojitý balkon.

Po uvedení do provozu jsme obdrželi následující informace týkající se připravenosti bytu. Popsaný byt zahrnuje tmelené a základní nátěry z monolitických železobetonových konstrukcí, profilová okna se dvěma komorovými skly, tyrse lisované vnitřní dveře a keramické obklady na podlaze koupelny.

Typický devítipodlažní panelový dům se čtyřmi vchody. V každém patře jsou 3 apartmány: jeden 2-pokojový a 2 3-pokojový. Byt se nachází v pátém patře

Kromě toho je již uvedené pouzdro vybaveno měděnými rozvody, dávkovači a samostatnou klapkou, plynovým sporákem, vanou, umyvadlem, toaletou, vyhřívanou věšákem na ručníky, dřezem.

A co je nejdůležitější, obývací pokoje, koupelna a kuchyň již mají hliníková topná tělesa. Otázka potrubí a kotle zůstává otevřená.

Jak se shromažďují data

Hydraulický výpočet systému je z velké části založen na výpočtech souvisejících s výpočtem vytápění na ploše místnosti.

Proto musíte mít následující informace:

• plocha každé jednotlivé místnosti;
• rozměry okenních a dveřních spojek (vnitřní dveře nemají téměř žádný vliv na tepelné ztráty);
• klimatické podmínky, vlastnosti regionu.

Vycházíme z následujících údajů. Rozloha společenské místnosti je 18,83 m², ložnice - 14,86 m², kuchyně - 10,46 m², balkon - 7,83 m² (částka), chodba - 9,72 m² (množství), koupelna - 3,60 m², WC - 1,5 m². Vstupní dveře - 2,20 m², okenní zobrazení společenské místnosti - 8,1 m², okno do ložnice - 1,96 m², kuchyňské okno - 1,96 m².

Výška stěn bytu je 2 metry 70 cm. Vnější stěny jsou vyrobeny z betonu třídy B7 a vnitřní omítky o tloušťce 300 mm.Vnitřní stěny a příčky - nesoucí 120 mm, obyčejné - 80 mm. Podlaha, a tedy strop betonových desek třídy B15, tloušťka 200 mm.

Dispozice tohoto bytu poskytuje možnost vytvořit jednu topnou větev procházející kuchyní, ložnicí a společenskou místností, která v místnostech zajistí průměrnou teplotu 20-22 ° C (+)

A co životní prostředí? Byt se nachází v domě, který se nachází uprostřed malého městečka mikrodistribuce. Město se nachází v určité nížině, nadmořská výška je 130-150 m. Klima je mírné kontinentální s chladnými zimami a poměrně teplými léty.

Průměrná roční teplota +7,6 ° C Průměrná lednová teplota je -6,6 ° C, červenec + 18,7 ° C. Vítr - 3.5 m / s, průměrná vlhkost - 74%, srážky 569 mm.

Při analýze klimatických podmínek regionu je třeba poznamenat, že se jedná o širokou škálu teplot, což zase ovlivňuje zvláštní požadavek na úpravu topného systému bytu.

Výkon generátoru tepla

Jednou z hlavních součástí topného systému je kotel: elektrický, plynový, kombinovaný - v této fázi na tom nezáleží. Protože je pro nás důležitá jeho hlavní charakteristika - energie, tj. Množství energie na jednotku času, které bude vynaloženo na vytápění.

Výkon samotného kotle je určen následujícím vzorcem:

Kotel W = (S místnost * W podnikání) / 10,

kde:

• Sroom - součet ploch všech místností, které vyžadují vytápění;
• Ano - měrná síla s přihlédnutím k klimatickým podmínkám dané lokality (proto bylo nutné znát klima regionu).

Co je charakteristické, pro různé klimatické zóny máme následující údaje:

• severní oblasti - 1,5 - 2 kW / m²;
• centrální zóna - 1 - 1,5 kW / m²;
• jižní regiony - 0,6 - 1 kW / m².

Tato čísla jsou spíše libovolná, ale přesto dávají jasnou numerickou odpověď, pokud jde o dopad na životní prostředí na topný systém bytu.

Tato mapa ukazuje klimatické zóny s různými teplotními podmínkami. Umístění bydlení vzhledem k zóně a kolik musíte utratit za vytápění metr čtvereční kW energie (+)

Součet plochy bytu, který je třeba vytápět, se rovná celkové ploše bytu a rovná se, tj. 65,54-1,80-6,03 = 57,71 m2 (minus balkon). Specifický výkon kotle pro centrální region se studenými zimami je 1,4 kW / m2. V našem příkladu je tedy vypočítaný výkon topného kotle ekvivalentní 8,08 kW.

Dynamické parametry tekutin

Přejdeme do další fáze výpočtů - analýzu spotřeby chladicí kapaliny. Ve většině případů se vytápěcí systém bytu liší od ostatních systémů - je to kvůli počtu topných panelů a délce potrubí. Tlak se používá jako další „hnací síla“ toku svisle skrz systém.

V soukromých jednopodlažních a vícepodlažních budovách, starých panelových bytových domech, se používají vysokotlaké topné systémy, které umožňují dopravu látky uvolňující teplo do všech částí rozvětveného vícekruhového topného systému a zvyšování vody do celé výšky (až do 14. patra) budovy.

Naopak, obyčejný byt se 2 nebo 3 pokoji s nezávislým vytápěním nemá takovou rozmanitost prstenů a větví systému, zahrnuje maximálně tři okruhy.

To znamená, že chladivo je transportováno pomocí přirozeného procesu proudění vody. Ale můžete také použít oběhová čerpadla, vytápění zajišťuje plynový / elektrický kotel.

Pro vytápění místností nad 100 m doporučujeme použít oběhové čerpadlo². Čerpadlo může být namontováno před i po kotli, ale obvykle je umístěno na „vratné“ - nižší teplota nosiče, menší přívod vzduchu, delší životnost čerpadla

Specialisté na navrhování a instalaci topných systémů určují dva hlavní přístupy, pokud jde o výpočet objemu chladicího média:

1. Podle skutečné kapacity systému. Všechny objemy dutin, bez výjimky, kde bude proudit horká voda, se sčítají: součet jednotlivých sekcí trubek, sekcí radiátorů atd. To je ale poměrně časově náročná možnost.
2. Výkonem kotle. Zde se názory odborníků velmi lišily, někteří říkají 10, jiní 15 litrů na jednotku kapacity kotle.

Z pragmatického hlediska je třeba vzít v úvahu skutečnost, že topný systém bude pravděpodobně nejen dodávat teplou vodu do místnosti, ale také ohřívá vodu do vany / sprchy, umyvadla, dřezu a sušičky a případně také na hydromasáž nebo vířivku. Tato možnost je jednodušší.

Proto v tomto případě doporučujeme instalovat 13,5 litru na jednotku výkonu. Vynásobením tohoto čísla výkonem kotle (8,08 kW) dostaneme vypočtený objem vody - 109,08 litru.

Vypočtená rychlost chladicího média v systému je přesně ten parametr, který vám umožňuje vybrat konkrétní průměr potrubí pro topný systém.

Vypočítá se podle následujícího vzorce:

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

kde:

• W - výkon kotle;
• t - teplota přiváděné vody;
• do - teplota vody ve vratném okruhu;
• k - účinnost kotle (0,95 pro plynový kotel).

Nahrazením vypočtených dat ve vzorci máme: (0,86 * 8080 * 0,95) / 80-60 = 6601,36 / 20 = 330 kg / h. Za hodinu se tedy v systému pohybuje 330 l chladiva (vody) a kapacita systému je asi 110 l.

Stanovení průměru potrubí

Pro konečné stanovení průměru a tloušťky topných trubek zbývá prodiskutovat problém tepelné ztráty.

Maximální množství tepla opouští místnost stěnami - až 40%, okny - 15%, podlaha - 10%, vše ostatní přes strop / střechu. Byt se vyznačuje ztrátami hlavně prostřednictvím oken a balkonových modulů

Ve vyhřívaných místnostech existuje několik typů tepelných ztrát:

1. Ztráta tlaku v potrubí. Tento parametr je přímo úměrný součinu specifické ztráty tření uvnitř trubky (poskytnuté výrobcem) celkovou délkou trubky. Ale vzhledem k současnému úkolu lze takové ztráty ignorovat.
2. Ztráta hlavy při místních odporech potrubí - Náklady na teplo na vybavení a vnitřní vybavení. Ale vzhledem k podmínkám problému, malému počtu montážních ohybů a počtu radiátorů lze takové ztráty zanedbat.
3. Tepelné ztráty na základě umístění bytu. Existují další druhy nákladů na teplo, ale ty se více vztahují k umístění místnosti vzhledem ke zbytku budovy. U obyčejného bytu, který se nachází uprostřed domu a sousedí s ostatními byty vlevo / vpravo / shora / dole, je ztráta tepla přes boční stěny, strop a podlaha prakticky rovna „0“.

Ztráty lze brát v úvahu pouze před bytem - balkonem a centrálním oknem společenské místnosti. Ale tato otázka je uzavřena kvůli přidání 2-3 sekcí do každého z radiátorů.

Hodnota průměru potrubí se volí podle průtoku chladicího média a rychlosti jeho cirkulace v topném potrubí

Při analýze výše uvedených informací je třeba poznamenat, že pro vypočtenou rychlost horké vody v topném systému je známa tabulková rychlost pohybu částic vody vzhledem ke stěně potrubí v horizontální poloze 0,3 až 0,7 m / s.

Abychom pomohli veliteli, předkládáme tzv. Kontrolní seznam výpočtů pro typický hydraulický výpočet topného systému:

• sběr dat a výpočet výkonu kotle;
• objem a rychlost tepelného nosiče;
• tepelné ztráty a průměr potrubí.

Někdy při nesprávném výpočtu můžete získat dostatečně velký průměr potrubí, aby blokoval vypočtený objem chladicí kapaliny. Tento problém lze vyřešit zvýšením výtlaku kotle nebo přidáním další expanzní nádrže.

Na našem webu je blok článků věnovaný výpočtu topného systému, doporučujeme přečíst si:

1. Tepelný výpočet topného systému: jak správně vypočítat zatížení systému
2. Výpočet ohřevu vody: vzorce, pravidla, příklady implementace
3. Termotechnický výpočet budovy: specifika a vzorce pro provádění výpočtů + praktické příklady

Závěry a užitečné video na toto téma

Vlastnosti, výhody a nevýhody přírodních a nucených oběhových systémů pro topné médium:

Shrnutím hydraulického výpočtu jsme získali specifické fyzikální vlastnosti budoucího topného systému.

Jde samozřejmě o zjednodušené výpočtové schéma, které poskytuje přibližné údaje o hydraulickém výpočtu topného systému typického dvoupokojového bytu.

Pokoušíte se nezávisle provést hydraulický výpočet topného systému? Nebo možná nesouhlasí s uvedeným materiálem? Těšíme se na vaše komentáře a dotazy - blok zpětné vazby je umístěn níže.