Tepelný výpočet topného systému: jak správně vypočítat zatížení systému

Návrh a tepelný výpočet otopného systému je povinnou fází při zajišťování vytápění domácností. Hlavním úkolem výpočetní činnosti je stanovení optimálních parametrů kotle a radiátorového systému.

Souhlasíte, na první pohled by se mohlo zdát, že pouze technik může provést výpočet tepelné techniky. Ne však všechno je tak komplikované. Znát algoritmus akcí, ukáže se, že nezávisle provede nezbytné výpočty.

Článek podrobně popisuje postup výpočtu a poskytuje všechny potřebné vzorce. Pro lepší pochopení jsme připravili příklad tepelného výpočtu pro soukromý dům.

Tepelný výpočet vytápění: obecný řád

Klasický tepelný výpočet otopného systému je konsolidovaný technický dokument, který obsahuje povinné postupné standardní metody výpočtu.

Ale před studiem těchto výpočtů hlavních parametrů je třeba se rozhodnout o konceptu samotného topného systému.

Vytápěcí systém se vyznačuje nuceným přívodem a nedovoleným odváděním tepla v místnosti.

Hlavní úkoly výpočtu a návrhu topného systému:

• nejspolehlivěji určují tepelné ztráty;
• určit množství a podmínky použití chladicí kapaliny;
• co nejpřesněji vyberte prvky výroby, přemístění a přenosu tepla.

Během výstavby topné systémy Je nutné nejprve shromáždit různé údaje o místnosti / budově, kde bude systém vytápění používán. Po provedení výpočtu tepelných parametrů systému analyzujte výsledky aritmetických operací.

Na základě získaných údajů jsou komponenty topného systému vybírány s následným nákupem, instalací a uvedením do provozu.

Vytápění je vícesložkový systém pro zajištění schváleného teplotního režimu v místnosti / budově. Je samostatnou součástí komunikačního komplexu moderního bydlení

Je pozoruhodné, že uvedená metoda tepelného výpočtu umožňuje přesně vypočítat velké množství veličin, které specificky popisují budoucí topný systém.

V důsledku tepelného výpočtu budou k dispozici následující informace:

• počet tepelných ztrát, výkon kotle;
• počet a typ radiátorů tepla pro každou místnost zvlášť;
• hydraulické vlastnosti potrubí;
• objem, rychlost chladicí kapaliny, výkon tepelného čerpadla.

Tepelný výpočet není teoretický nástin, ale docela přesné a rozumné výsledky, které se doporučuje použít v praxi při výběru součástí topného systému.

Standardy pokojové teploty

Před provedením jakýchkoli výpočtů systémových parametrů je nutné alespoň znát pořadí očekávaných výsledků a mít standardizované charakteristiky některých tabulkových veličin, které je třeba do vzorců nahradit nebo je na ně orientovat.

Při výpočtu parametrů s takovými konstantami si můžete být jisti spolehlivostí požadovaného dynamického nebo konstantního systémového parametru.

Pro prostory různých účelů existují referenční normy pro teplotní podmínky bytových a nebytových prostor. Tyto standardy jsou zakotveny v tzv. GOST

U topného systému je jedním z těchto globálních parametrů pokojová teplota, která by měla být konstantní bez ohledu na roční období nebo podmínky prostředí.

Podle předpisů hygienických norem a předpisů existují teplotní rozdíly v letním a zimním období roku. Klimatizační systém je zodpovědný za teplotní režim místnosti v letní sezóně, princip jeho výpočtu je podrobně popsán v části tento článek.

Ale pokojová teplota v zimě je zajištěna topným systémem. Proto se zajímáme o teplotní rozsahy a jejich tolerance pro odchylky pro zimní období.

Většina regulačních dokumentů specifikuje následující teplotní rozsahy, které umožňují, aby se osoba v místnosti cítila pohodlně.

Pro nebytové kancelářské prostory do 100 m²:

• 22 až 24 ° C - optimální teplota vzduchu;
• 1 ° C - přípustné kolísání.

Pro kancelářské prostory o rozloze více než 100 m² teplota je 21-23 ° C V případě nebytových prostor průmyslového typu se teplotní rozsahy velmi liší v závislosti na účelu místnosti a zavedených standardech ochrany práce.

Pohodlná pokojová teplota pro každou osobu je „vlastní“.Někdo má rád být v místnosti velmi teplý, někdo pohodlný, když je místnost v pohodě - je to všechno zcela individuální

Co se týče obytných prostor: bytů, soukromých domů, nemovitostí atd., Existují určité teplotní rozsahy, které lze upravit podle přání obyvatel.

A přesto pro konkrétní pokoje bytu a domu máme:

• 20 až 22 ° C - obytné, včetně dětského pokoje, tolerance ± 2 ° С -
• 19 až 21 ° C - kuchyň, toaleta, tolerance ± 2 ° C;
• 24 až 26 ° C - vana, sprcha, bazén, tolerance ± 1 ° C;
• 16-18 ° C - chodby, chodby, schodiště, chodby, tolerance + 3 ° C

Je důležité si uvědomit, že existuje několik dalších základních parametrů, které ovlivňují teplotu v místnosti a na které se musíte při výpočtu topného systému soustředit: vlhkost (40-60%), koncentrace kyslíku a oxidu uhličitého ve vzduchu (250: 1), rychlost vzduchu hmotnosti (0,13-0,25 m / s) atd.

Výpočet tepelných ztrát v domě

Podle druhého zákona o termodynamice (školní fyzika) nedochází k spontánnímu přenosu energie z méně zahřátých na vyhřívané mini nebo makro objekty. Zvláštní případ tohoto zákona je „touha“ vytvořit teplotní rovnováhu mezi dvěma termodynamickými systémy.

Například prvním systémem je prostředí s teplotou -20 ° C, druhým systémem je budova s ​​vnitřní teplotou + 20 ° C. Podle výše uvedeného zákona se tyto dva systémy budou snažit o rovnováhu prostřednictvím výměny energie. To nastane ztrátou tepla z druhého systému a ochlazením v prvním systému.

Určitě můžeme říci, že okolní teplota závisí na zeměpisné šířce, ve které se nachází soukromý dům. A teplotní rozdíl ovlivňuje množství úniku tepla z budovy (+)

Tepelnou ztrátou se rozumí nedobrovolné uvolňování tepla (energie) z určitého objektu (domu, bytu). U obyčejného bytu není tento proces „znatelný“ ve srovnání se soukromým domem, protože byt se nachází uvnitř budovy a „sousedí“ s ostatními byty.

V soukromém domě přes vnější zdi, podlahu, střechu, okna a dveře, do té či oné míry „teplo“ opouští.

Díky znalosti tepelné ztráty za nejnepříznivějších povětrnostních podmínek a charakteristikám těchto podmínek je možné vypočítat výkon topného systému s vysokou přesností.

Objem úniku tepla z budovy se tedy vypočítá podle následujícího vzorce:

Q = Q_pohlaví+ Q_zeď+ Q_okno+ Q_střecha+ Q_dveře+ ... + Q_ikde

Qi - množství tepelné ztráty z rovnoměrného vzhledu skořepiny budovy.

Každá složka vzorce se vypočítá podle vzorce:

Q = S * ΔT / Rkde

• Q - únik tepla, V;
• S - plocha konkrétního typu struktury, sq. m;
• ∆T - rozdíl teploty okolního a vnitřního vzduchu, ° C;
• R - tepelný odpor určitého typu konstrukce, m²* ° C / W.

Hodnota tepelného odporu pro skutečné materiály se doporučuje převzít z pomocných tabulek.

Tepelný odpor lze navíc získat pomocí následujícího poměru:

R = d / kkde

• R - tepelný odpor, (m²* K) / W;
• k - tepelná vodivost materiálu, W / (m²* K);
• d - tloušťka tohoto materiálu, m

U starých domů s vlhkou střešní konstrukcí dochází k úniku tepla přes horní část budovy, konkrétně přes střechu a podkroví. Provádění akcí pro izolace stropu nebo zateplení podkroví vyřešit tento problém.

Pokud zateplíte podkrovní prostor a střechu, lze výrazně snížit celkové tepelné ztráty z domu

V domě je několik dalších typů tepelných ztrát způsobených prasklinami v konstrukcích, větracím systému, digestoře, otevírání oken a dveří. Ale vzít v úvahu jejich objem nedává smysl, protože tvoří více než 5% z celkového počtu hlavních úniků tepla.

Stanovení výkonu kotle

Pro udržení teplotního rozdílu mezi prostředím a teplotou uvnitř domu je nutný nezávislý topný systém, který udržuje požadovanou teplotu v každé místnosti soukromého domu.

Základ topného systému je jiný typy kotlů: kapalné nebo tuhé palivo, elektrické nebo plynové.

Kotel je ústřední jednotkou topného systému, který vyrábí teplo. Hlavní charakteristikou kotle je jeho výkon, a to konverzní poměr je množství tepla za jednotku času.

Po výpočtu tepelné zátěže pro vytápění získáme požadovaný jmenovitý výkon kotle.

U obyčejného vícepokojového bytu se výkon kotle počítá podle oblasti a měrného výkonu:

P_kotel= (S_prostory* P_konkrétní)/10kde

• S_prostory - celková plocha vytápěné místnosti;
• P_předčasný - měrný výkon ve vztahu k klimatickým podmínkám.

Ale tento vzorec nebere v úvahu tepelné ztráty, které je dost v soukromém domě.

Existuje další vztah, který bere tento parametr v úvahu:

P_kotel= (Q_ztráty* S) / 100kde

• P_kotel - výkon kotle;
• Q_ztráty - tepelné ztráty;
• S - vyhřívaná plocha.

Jmenovitý výkon kotle musí být zvýšen. Rezerva je nutná, pokud se plánuje použití bojleru pro ohřev vody pro koupelnu a kuchyň.

Ve většině topných systémů soukromých domů se doporučuje použít expanzní nádrž, ve které bude uložena dodávka chladicí kapaliny. Každý soukromý dům potřebuje horkou vodu

K zajištění rezervy výkonu kotle v posledním vzorci je nutné přidat bezpečnostní faktor K:

P_kotel= (Q_ztráty* S * K) / 100kde

Do - rovná se 1,25, to znamená, že se projektová kapacita kotle zvýší o 25%.

Kapacita kotle tak poskytuje možnost udržovat standardní teplotu vzduchu v místnostech budovy a také mít počáteční a další objem teplé vody v domě.

Vlastnosti výběru radiátorů

Standardními součástmi pro dodávku tepla v místnosti jsou radiátory, panely, podlahové topné systémy, konvektory atd. Nejběžnějšími částmi topného systému jsou radiátory.

Tepelný radiátor je speciální dutá konstrukce modulárního typu vyrobená ze slitiny s vysokým odvodem tepla. Je vyrobena z oceli, hliníku, litiny, keramiky a dalších slitin. Princip činnosti topného radiátoru je snížen na emise energie z chladicí kapaliny do prostoru místnosti pomocí „okvětních lístků“.

Masivní litinové baterie nahradily hliníkové a bimetalové topné těleso. Díky snadné výrobě, vysokému rozptylu tepla, úspěšné konstrukci a designu se tento produkt stal populárním a rozšířeným nástrojem pro vyzařování tepla v místnosti.

Existuje několik technik výpočet topných těles v místnosti. Následující seznam metod je seřazen podle rostoucí přesnosti.

Možnosti výpočtu:

1. Podle oblasti. N = (S * 100) / C, kde N je počet sekcí, S je plocha místnosti (m²), C - přenos tepla z jedné části radiátoru (W, převzaté z pasu nebo osvědčení o produktu), 100 W - množství tepelného toku, které je potřebné pro vytápění 1 m² (empirická hodnota). Vyvstává otázka: jak zohlednit výšku stropu místnosti?
2. Podle objemu. N = (S * H ​​* 41) / C, kde N, S, C je podobné. N - výška místnosti, 41 W - množství tepelného toku, které je nutné pro vytápění 1 m³ (empirická hodnota).
3. Podle koeficientů. N = (100 * S * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C, kde N, S, C a 100 jsou podobné. k1 - s ohledem na počet kamer v dvojskle v okně místnosti, k2 - tepelná izolace stěn, k3 - poměr plochy oken k ploše místnosti, k4 - průměrná minus teplota v nejchladnějším týdnu zimy, k5 - počet vnějších stěn místnosti (které „vycházejí“ na ulici), k6 - typ místnosti nahoře, k7 - výška stropu.

Toto je nejpřesnější volba pro výpočet počtu sekcí. Zlomkové výsledky výpočtů jsou přirozeně vždy zaokrouhleny na další celé číslo.

Hydraulický výpočet přívodu vody

„Obraz“ výpočtu tepla pro vytápění samozřejmě nemůže být úplný bez výpočtu takových charakteristik, jako je objem a rychlost chladicí kapaliny.Ve většině případů je chladicí kapalina obyčejná voda v kapalném nebo plynném stavu agregace.

Skutečný objem chladicí kapaliny se doporučuje vypočítat sčítáním všech dutin v topném systému. Při použití jednookruhového kotle je to nejlepší volba. Při použití dvouokruhových kotlů v topném systému je nutné vzít v úvahu náklady na horkou vodu pro hygienické a jiné domácí účely

Výpočet objemu vody ohřáté pomocí dvouokruhového kotle, který poskytne obyvatelům horkou vodu a ohřev chladicí kapaliny, se provádí sčítáním vnitřního objemu topného okruhu a skutečných potřeb uživatelů ve ohřáté vodě.

Objem horké vody v topném systému se vypočítá podle vzorce:

W = k * Pkde

• W - objem tepelného nosiče;
• P - výkon topného kotle;
• k - účiník (počet litrů na jednotku výkonu je 13,5, rozsah je 10-15 litrů).

Výsledný výsledek tedy vypadá takto:

W = 13,5 * P

Rychlost tekutiny je konečné dynamické hodnocení topného systému, které charakterizuje rychlost cirkulace tekutin v systému.

Tato hodnota pomáhá vyhodnotit typ a průměr potrubí:

V = (0,86 * P * μ) / ATkde

• P - výkon kotle;
• μ - účinnost kotle;
• ∆T - teplotní rozdíl mezi přiváděnou a vratnou vodou.

Použití výše uvedených metod hydraulický výpočet, bude možné získat skutečné parametry, které jsou „základem“ budoucího topného systému.

Příklad tepelného výpočtu

Jako příklad výpočtu tepla lze uvést obyčejný jednopatrový dům se čtyřmi obytnými místnostmi, kuchyní, koupelnou, „zimní zahradou“ a technickou místnost.

Základ tvoří monolitická železobetonová deska (20 cm), vnější stěny jsou betonové (25 cm) s omítkou, střecha je pokryta dřevěnými trámy, střecha je kovová a minerální vlna (10 cm)

Označte počáteční parametry domu, nezbytné pro výpočty.

Rozměry budovy:

• výška podlahy - 3 m;
• malé okno zepředu a zezadu budovy 1470 x 1420 mm;
• velké okno fasády 2080 x 1420 mm;
• vstupní dveře 2000 x 900 mm;
• zadní dveře (výstup na terasu) 2000 x 1400 (700 + 700) mm.

Celková šířka budovy 9,5 m², délka 16 m². Vytápí se pouze obývací pokoje (4 ks), koupelna a kuchyň.

Aby bylo možné přesně vypočítat tepelné ztráty na stěnách z oblasti vnějších stěn, je třeba odečíst plochu všech oken a dveří - jedná se o úplně jiný typ materiálu s jeho tepelným odporem

Začneme výpočtem ploch homogenních materiálů:

• podlahová plocha - 152 m²;
• plocha střechy - 180 m² , s ohledem na výšku podkroví 1,3 ma šířku sjezdovky - 4 m;
• plocha okna - 3 * 1,47 * 1,42 + 2,08 * 1,42 = 9,22 m²;
• plocha dveří - 2 * 0,9 + 2 * 2 * 1,4 = 7,4 m².

Plocha vnějších zdí bude 51 * 3-9,22-7,4 = 136,38 m².

Pokračujeme ve výpočtu tepelných ztrát na každém materiálu:

• Q_pohlaví= S * ΔT * k / d = 152 * 20 * 0,2 / 1,7 = 357,65 W;
• Q_střecha= 180 * 40 * 0,1 / 0,05 = 14400 W;
• Q_okno= 9,22 * 40 * 0,36 / 0,5 = 265,54 W;
• Q_dveře= 7,4 * 40 * 0,15 / 0,75 = 59,2 W;

Stejně jako Q_zeď ekvivalentní 136,38 * 40 * 0,25 / 0,3 = 4546. Součet všech tepelných ztrát bude 19628,4 wattů.

Výsledkem je výpočet výkonu kotle: P_kotel= Q_ztráty* S_{topení_room}* 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.

Vypočítáme počet sekcí radiátorů pro jednu z místností. Pro všechny ostatní jsou výpočty podobné. Například rohová místnost (levý, spodní roh diagramu) je 10,4 m2.

Proto 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.

Pro tuto místnost je potřeba 9 sekcí topného radiátoru s přenosem tepla 180 W.

Obracíme se na výpočet množství chladicí kapaliny v systému - W = 13,5 * P = 13,5 * 21 = 283,5 litru. Rychlost chladicího média bude tedy: V = (0,86 * P * μ) / ∆T = (0,86 * 21000 * 0,9) / 20 = 812,7 l.

Výsledkem bude úplná revoluce celkového objemu chladicí kapaliny v systému 2,87krát za hodinu.

Výběr článků o tepelném výpočtu pomůže určit přesné parametry prvků topného systému:

1. Výpočet topného systému soukromého domu: pravidla a příklady výpočtu
2. Termotechnický výpočet budovy: specifika a vzorce pro provádění výpočtů + praktické příklady

Závěry a užitečné video na toto téma

Jednoduchý výpočet topného systému pro soukromý dům je uveden v následující recenzi:

Níže jsou uvedeny všechny jemnosti a obecně přijímané metody pro výpočet tepelné ztráty budovy:

Další možnost výpočtu úniků tepla v typickém soukromém domě:

Toto video hovoří o vlastnostech cirkulace nosiče energie pro vytápění domu:

Tepelný výpočet topného systému je svou povahou individuální, musí být proveden správně a přesně. Čím přesnější budou výpočty, tím méně budou muset majitelé venkovského domu během provozu přeplatit.

Máte zkušenosti s prováděním tepelného výpočtu topného systému? Nebo máte otázky k tématu? Prosím, podělte se o svůj názor a zanechte komentáře. Blok zpětné vazby je umístěn níže.