Beregning af vandopvarmning: formler, regler, eksempler på implementering

Brug af vand som kølevæske i et varmesystem er en af ​​de mest populære muligheder for at give dit hjem varme i den kolde sæson. Du behøver kun at designe korrekt og derefter afslutte installationen af ​​systemet. Ellers vil opvarmning være ineffektiv med høje brændstofomkostninger, som du forstår er ekstremt uinteressant i dagens energipriser.

Det er umuligt at uafhængigt beregne vandopvarmning (i det følgende benævnt CBO) uden at bruge specialiserede programmer, fordi beregningerne bruger komplekse udtryk, hvis værdier ikke kan bestemmes ved hjælp af en konventionel lommeregner. I denne artikel analyserer vi detaljeret algoritmen til udførelse af beregninger, giver de relevante formler under hensyntagen til beregningens forløb ved hjælp af et specifikt eksempel.

Suppleret materiale vil blive suppleret med tabeller med værdier og referenceindikatorer, der er nødvendige under beregningerne, tematiske fotos og en video, hvor der vises et klart eksempel på beregning ved hjælp af programmet.

Beregning af husets varmebalance

For at indføre et opvarmningsanlæg, hvor vand fungerer som et cirkulerende stof, er det nødvendigt først at gøre nøjagtigt hydrauliske beregninger.

Når der udvikles, implementeres enhver form for varmesystem, er det nødvendigt at kende varmebalancen (i det følgende - TB). Når du kender den termiske effekt til at opretholde temperaturen i rummet, kan du vælge det rigtige udstyr og korrekt fordele dets belastning.

Om vinteren lider rummet visse varmetab (i det følgende - TP). Størstedelen af ​​energien går gennem de lukkede elementer og ventilationsåbninger. Ubetydelige udgifter er til infiltration, opvarmning af genstande osv.

TP afhænger af de lag, som de lukkende strukturer består af (i det følgende - OK). Moderne byggematerialer, især isolering, har en lav termisk ledningsevne koefficient (i det følgende benævnt CT), på grund af hvilken der udsendes mindre varme gennem dem. For huse i samme område, men med en anden OK struktur, vil varmeomkostningerne variere.

Ud over at bestemme TP er det vigtigt at beregne TB's hjem. Indikatoren tager ikke kun højde for mængden af ​​energi, der forlader rummet, men også mængden af ​​nødvendig strøm til at opretholde visse gradvise forholdsregler i huset.

De mest nøjagtige resultater leveres af specialiserede programmer designet til bygherrer. Takket være dem er det muligt at tage højde for flere faktorer, der påvirker TP.

Den største mængde varme forlader rummet gennem vægge, gulv, tag, mindst - gennem døre, vindueåbninger

Med høj nøjagtighed kan du beregne hjemmets TP ved hjælp af formler.

Husets samlede varmeforbrug beregnes ved ligningen:

Q = Q_ok + Q_v,

hvor Q_ok - mængden af ​​varme, der forlader rummet gennem OK; Q_v - omkostninger til termisk ventilation.

Tab ved ventilation tages i betragtning, hvis luften, der kommer ind i rummet, har en lavere temperatur.

Beregningerne tager normalt højde for OK ved at komme ind på den ene side af gaden. Dette er udvendige vægge, gulv, tag, døre og vinduer.

Generelt TP Q_ok svarende til summen af ​​TP for hver OK, det vil sige:

Q_ok = ∑Q_st + ∑Q_okn + ∑Q_dv + ∑Q_PTL + ∑Q_pl,

hvor:

• Q_st - værdien af ​​TP-vægge
• Q_okn - TP-vinduer;
• Q_dv - TP-døre;
  
• Q_PTL - TP loft;
  
• Q_pl - TP-gulv.

Hvis gulvet eller loftet har en forskellig struktur over hele området, beregnes TP for hvert sted separat.

Beregning af varmetab gennem OK

Til beregninger kræves følgende information:

• vægkonstruktion, anvendte materialer, deres tykkelse, CT;
• udetemperaturen på en ekstremt kold fem-dages vinter i byen;
• OK område;
• orientering OK;
• Anbefalet hjemmetemperatur om vinteren.

For at beregne TP skal du finde den totale termiske modstand R_ca.. For at gøre dette, find ud af den termiske modstand R₁, R₂, R₃, ..., R_n hvert lag er OK.

Koefficient R_n beregnet ved formlen:

Rn = B / k,

I formlen: B - lagtykkelse OK i mm k - CT for hvert lag.

Den samlede R kan bestemmes ved udtrykket:

R = ∑R_n

Producenter af døre og vinduer angiver normalt koefficienten R i passet til produktet, så det er ikke nødvendigt at beregne det separat.

Vinduernes termiske modstand kan ikke beregnes, fordi de tekniske data allerede indeholder de nødvendige oplysninger, hvilket forenkler beregningen af ​​TP

Den generelle formel til beregning af TP gennem OK er som følger:

Q_ok = ∑S × (t_VNT - t_nar) × R × l,

I udtrykket:

• S - område OK, m²;
• t_VNT - ønsket rumtemperatur;
• t_nar - udetemperatur udendørs
• R - modstandskoefficient, beregnet separat eller hentet fra produktpaset;
• l - en forfiningskoefficient, der tager højde for væggernes orientering i forhold til de kardinalpunkter.

Beregning af TB giver dig mulighed for at vælge udstyr med den krævede kapacitet, hvilket fjerner sandsynligheden for et varmeunderskud eller dets overskud. Underskuddet af termisk energi kompenseres ved at øge luftstrømmen gennem ventilation, overskuddet - ved at installere yderligere varmeudstyr.

Omkostninger til termisk ventilation

Den generelle formel til beregning af ventilations-TP er som følger:

Q_v = 0,28 × L_n × s_VNT × c × (t_VNT - t_nar),

Variabler har følgende betydninger i et udtryk:

• L_n - indgående luftomkostninger
• p_VNT - lufttæthed ved en bestemt temperatur i rummet;
• c - luftens varmekapacitet
• t_VNT - temperatur i huset;
• t_nar - udetemperatur.

Hvis der er installeret ventilation i bygningen, skal parameter L_n taget fra enhedens tekniske egenskaber. Hvis der ikke er nogen ventilation, tages der en standardindikator for specifik luftudveksling på 3 m³ pr. time.

Baseret på dette har L_n beregnet ved formlen:

L_n = 3 × S_pl,

Udtryk S_pl - gulvareal.

2% af alle varmetab skyldes infiltration, 18% - ved ventilation. Hvis rummet er udstyret med et ventilationssystem, tages der hensyn til TP gennem ventilation i beregninger, og infiltration er ikke taget i betragtning

Beregn derefter lufttætheden p_VNT ved en given temperatur t_VNT.

Du kan gøre dette ved formlen:

p_VNT = 353 / (273 + t_VNT),

Specifik varmekapacitet c = 1.0005.

Hvis ventilation eller infiltration er uorganiseret, der er revner eller huller i væggene, skal beregningen af ​​TP gennem huller overlades til specielle programmer.

I vores anden artikel gav vi en detaljeret eksempel på beregning af varmeteknik bygninger med specifikke eksempler og formler.

Eksempel på beregning af varmebalance

Overvej et hus 2,5 m højt, 6 m bredt og 8 m langt, beliggende i byen Okha i Sakhalin-regionen, hvor termometertermometeret falder til -29 grader i en ekstremt kold 5-dages periode.

Som et resultat af målingen blev jordtemperaturen indstillet til +5. Den anbefalede temperatur inde i strukturen er +21 grader.

Det er mest praktisk at tegne et diagram over huset på papir, der ikke kun angiver bygningens længde, bredde og højde, men også orienteringen i forhold til kardinalpunkterne samt placering, dimensioner af vinduer og døre.

Husets vægge består af:

• murværk med en tykkelse på B = 0,51 m, CT k = 0,64;
• mineraluld B = 0,05 m, k = 0,05;
• Overflader B = 0,09 m, k = 0,26.

Når du bestemmer k, er det bedre at bruge tabellerne, der er præsenteret på producentens websted, eller at finde information i det produkttekniske datablad.

Når man kender den termiske ledningsevne, er det muligt at vælge de mest effektive materialer med hensyn til varmeisolering. Baseret på ovenstående tabel anbefales det at bruge mineraluldplader og ekspanderet polystyren i konstruktionen

Gulvet består af følgende lag:

• OSB-plader B = 0,1 m, k = 0,13;
• mineraluld B = 0,05 m, k = 0,047;
• cementmasse B = 0,05 m, k = 0,58;
• polystyrenskum B = 0,06 m, k = 0,043.

Der er ingen kælder i huset, og gulvet har den samme struktur over hele området.

Loftet består af lag:

• gipsplader B = 0,025 m, k = 0,21;
• isolering B = 0,05 m, k = 0,14;
• tagplade B = 0,05 m, k = 0,043.

Huset har kun 6 dobbeltkammervinduer med I-glas og argon. Fra det tekniske pas for produkterne vides det, at R = 0,7. Windows har dimensioner 1,1x1,4 m.

Døre har dimensioner på 1x2,2 m, indikator R = 0,36.

Trin 1 - beregning af vægttab

Vægge over hele området består af tre lag. Først beregner vi deres totale termiske modstand.

Hvorfor bruge formlen:

R = ∑R_n,

og udtryk:

R_n = B / k

Med de første oplysninger får vi:

R_st = 0.51/0.64 + 0.05/0.05 + 0.09/0.26 = 0.79 +1 + 0.35 = 2.14

Efter at have lært R, kan vi begynde at beregne TP for de nordlige, sydlige, østlige og vestlige vægge.

Yderligere faktorer tager højde for særegenhederne ved placeringen af ​​væggene i forhold til de kardinalpunkter. Normalt dannes en "vindros" i den nordlige del under koldt vejr, hvilket resulterer i, at TP'erne på denne side vil være højere end på den anden

Vi beregner arealet af den nordlige mur:

S_sev.sten = 8 × 2.5 = 20

Så erstattes med formlen Q_ok = ∑S × (t_VNT - t_nar) × R × l og i betragtning af at l = 1.1, får vi:

Q_sev.sten = 20 × (21 + 29) × 1.1 × 2.14 = 2354

South Wall Area S_yuch.st = S_sev.st = 20.

Der er ingen indbyggede vinduer eller døre i væggen, derfor får vi i betragtning af koefficienten l = 1 følgende TP:

Q_yuch.st = 20 × (21 +29) × 1 × 2.14 = 2140

For de vestlige og østlige vægge er koefficienten l = 1,05. Derfor kan du finde det samlede areal af disse vægge, det vil sige:

S_zap.st + S_vost.st = 2 × 2.5 × 6 = 30

6 vinduer og en dør er indbygget i væggene. Vi beregner det samlede areal af vinduer og S-døre:

S_okn = 1.1 × 1.4 × 6 = 9.24

S_dv = 1 × 2.2 = 2.2

Definer S-vægge undtagen S-vinduer og døre:

S_{vost + zap} = 30 – 9.24 – 2.2 = 18.56

Vi beregner den samlede TP for de østlige og vestlige vægge:

Q_{vost + zap} =18.56 × (21 +29) × 2.14 × 1.05 = 2085

Efter at have modtaget resultaterne beregner vi den mængde varme, der forlader gennem væggene:

Qst = Q_sev.st + Q_yuch.st + Q_{vost + zap} = 2140 + 2085 + 2354 = 6579

Den samlede samlede TP af væggene er 6 kW.

Trin 2 - beregning af TP-vinduer og -døre

Vinduerne er placeret på de østlige og vestlige vægge, når man beregner koefficienten l = 1,05. Det er kendt, at strukturen i alle strukturer er den samme og R = 0,7.

Ved hjælp af værdierne for området ovenfor får vi:

Q_okn = 9.24 × (21 +29) × 1.05 × 0.7 = 340

Når vi ved, at vi for døre R = 0,36 og S = 2,2 definerer deres TP:

Q_dv = 2.2 × (21 +29) × 1.05 × 0.36 = 42

Som et resultat går 340 W varme ud gennem vinduerne og 42 W gennem dørene.

Trin 3 - bestemmelse af TP for gulv og loft

Naturligvis vil loftet og gulvet være det samme og beregnes som følger:

S_pol = S_PTL = 6 × 8 = 48

Vi beregner den samlede termiske modstand på gulvet under hensyntagen til dets struktur.

R_pol = 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

Vel vidende at jordtemperatur t_nar= + 5 og under hensyntagen til koefficienten l = 1 beregner vi gulvet Q:

Q_pol = 48 × (21 – 5) × 1 × 3.4 = 2611

Afrunding får vi, at varmetabet på gulvet er ca. 3 kW.

I TP-beregninger er det nødvendigt at tage de lag, der påvirker varmeisolering, f.eks. Beton, plader, murværk, varmeovne osv. I betragtning.

Bestem den termiske modstand for loftet R_PTL og dets Q:

• R_PTL = 0.025/0.21 + 0.05/0.14 + 0.05/0.043 = 0.12 + 0.71 + 0.35 = 1.18
• Q_PTL = 48 × (21 +29) × 1 × 1.18 = 2832

Det følger, at næsten 6 kW forlader gennem loftet og gulvet.

Trin 4 - beregne ventilations-TP

Indendørs ventilation er organiseret, beregnet ud fra formlen:

Q_v = 0,28 × L_n × s_VNT × c × (t_VNT - t_nar)

Baseret på de tekniske egenskaber er den specifikke varmeoverførsel 3 kubikmeter i timen, dvs.

L_n = 3 × 48 = 144.

For at beregne densiteten bruger vi formlen:

p_VNT = 353 / (273 + t_VNT).

Den beregnede stuetemperatur er +21 grader.

TP-ventilation beregnes ikke, hvis systemet er udstyret med en luftvarmeanordning

Ved at erstatte de kendte værdier opnår vi:

p_VNT = 353/(273+21) = 1.2

Vi erstatter de tal, der er opnået i ovenstående formel:

Q_v = 0.28 × 144 × 1.2 × 1.005 × (21  – 29) = 2431

Givet TP til ventilation, bygningens samlede Q vil være:

Q = 7000 + 6000 + 3000 = 16000.

Konvertering til kW opnår vi et samlet varmetab på 16 kW.

Funktioner ved beregning af CBO

Efter at have fundet TP-indikatoren går de videre til hydraulisk beregning (i det følgende - GR).

Baseret på det opnås information om følgende indikatorer:

• den optimale diameter på rørene, som når trykket falder, vil være i stand til at passere en given mængde kølemiddel;
• kølevæskestrøm i et bestemt område;
• vand hastighed;
• resistivitetsværdi.

Før de starter beregningerne, for at forenkle beregningerne, skildrer de et rumligt diagram over det system, hvor alle dets elementer er arrangeret parallelt med hinanden.

Diagrammet viser et varmesystem med en øvre ledning, kølevæskebevægelsen er en blindgyde

Overvej de vigtigste faser i beregningen af ​​vandopvarmning.

GR af hovedcirkulationsringen

GR-beregningsmetoden er baseret på den antagelse, at temperaturforskelle i alle stigere og grene er de samme.

Beregningsalgoritmen er som følger:

1. I det viste diagram, der tager højde for varmetab, påføres varmebelastninger på varmeapparater, stigerør.
2. Vælg hovedcirkulationsringen (i det følgende - HCC) på baggrund af ordningen. Det særlige ved denne ring er, at cirkulationstrykket pr. Enhedslængde af ringen i den har mindst værdi.
3. HCC er opdelt i sektioner med konstant varmeforbrug. Angiv for hvert afsnit antal, termisk belastning, diameter og længde.

I det vertikale enkelt-rørssystem tages ringen, gennem hvilken den mest belastede stigning passerer, når vandet strømmer i en blindgyde eller langs lysnettet passerer. Vi talte mere detaljeret om at forbinde cirkulationsringe i et enkelt-rørssystem og vælge den vigtigste i den næste artikel. Vi har separat opmærksom på rækkefølgen af ​​beregninger ved hjælp af et specifikt eksempel til klarhed.

I lodrette systemer af en to-rørs type passerer fcc gennem den nedre opvarmningsanordning, som har en maksimal belastning under blindgyde eller tilhørende vandbevægelse

I et vandret system af en-slangetype skal fcc'en have det laveste cirkulationstryk og en enhed af ringlængde. Til systemer med naturlig cirkulation Situationen er den samme.

Med GR-stigerør i et lodret system af en enkelt-rørstype betragtes gennemstrømning, strømningsjusterbar stigerør, der har forenede knudepunkter i deres sammensætning, som et enkelt kredsløb. For stigerør med lukningssektioner foretages adskillelse under hensyntagen til fordelingen af ​​vand i rørledningen til hvert instrumentknudepunkt.

Vandforbrug på et givet sted beregnes ved formlen:

G_Kont = (3,6 × Q_Kont × β₁ × β₂) / ((t_r - t₀) × c)

I udtrykket har alfabetiske tegn følgende betydning:

• Q_Kont - termisk belastning af kredsløbet;
• β_1, β₂ - yderligere tabelkoefficienter, der tager højde for varmeoverførslen i rummet;
• c - vandets varmekapacitet er 4.187;
• t_r - vandtemperatur i forsyningsledningen;
• t₀ - vandtemperatur i returledningen.

Efter at have bestemt diameteren og mængden af ​​vand er det nødvendigt at kende hastigheden for dens bevægelse og værdien af ​​resistiviteten R. Alle beregninger udføres mest bekvemt ved hjælp af specielle programmer.

GH for den sekundære cirkulationsring

Efter GR af hovedringen bestemmes trykket i den lille cirkulationsring, der dannes gennem dens nærmeste stigere, under hensyntagen til, at tryktab ikke kan variere med mere end 15% med en deadlock og ikke mere end 5% med en forbipasserende.

Hvis det ikke er muligt at relatere tryktabet, skal du installere en gasspjæld, hvis diameter beregnes ved hjælp af softwaremetoder.

Beregning af radiatorbatterier

Lad os vende tilbage til planen for huset, der er placeret ovenfor. Ved beregninger viste det sig, at 16 kW energi ville være påkrævet for at opretholde varmebalancen. I dette hus er der 6 lokaler til forskellige formål - en stue, et badeværelse, et køkken, et soveværelse, en korridor, en indgang.

Baseret på dimensionerne på strukturen kan du beregne lydstyrken V:

V = 6 × 8 × 2,5 = 120 m³

Dernæst skal du finde mængden af ​​termisk effekt pr. M³. For at gøre dette skal Q divideres med den fundne lydstyrke, det vil sige:

P = 16000/120 = 133 W pr. M³

Derefter skal du bestemme, hvor meget varmekraft der kræves til et rum. I diagrammet er arealet af hvert værelse allerede beregnet.

Definer lydstyrken:

• et badeværelse – 4.19×2.5=10.47;
• stue – 13.83×2.5=34.58;
• køkkenet – 9.43×2.5=23.58;
• soveværelset – 10.33×2.5=25.83;
• korridor – 4.10×2.5=10.25;
• entre – 5.8×2.5=14.5.

I beregningerne skal du også overveje værelser, hvor der ikke er opvarmningsbatterier, for eksempel en korridor.

Korridoren opvarmes på en passiv måde, varme kommer ind i den på grund af cirkulation af termisk luft under bevægelse af mennesker, gennem døråbninger osv.

Bestem den krævede mængde varme for hvert rum ved at multiplicere rumets volumen med indikatoren R.

Vi får den krævede magt:

• til badeværelset - 10,47 × 133 = 1392 W;
• til stuen - 34,58 × 133 = 4599 W;
• til køkkenet - 23,58 × 133 = 3136 W;
• til soveværelset - 25,83 × 133 = 3435 W;
• til korridoren - 10,25 × 133 = 1363 W;
• til gangen - 14,5 × 133 = 1889 W.

Vi fortsætter med at beregne radiatorbatterier. Vi vil bruge aluminiumsradiatorer, hvis højde er 60 cm, med en styrke ved en temperatur på 70 150 watt.

Vi beregner det krævede antal radiatorbatterier:

• et badeværelse – 1392/150=10;
• stue – 4599/150=31;
• køkkenet – 3136/150=21;
• soveværelset – 3435/150=23;
• entre – 1889/150=13.

I alt krævet: 10 + 31 + 21 + 23 + 13 = 98 radiatorbatterier.

Vores websted har også andre artikler, hvor vi undersøgte detaljeret proceduren til udførelse af termisk beregning af varmesystemet, trinvis beregning af strømmen til radiatorer og opvarmningsrør. Og hvis dit system antager tilstedeværelsen af ​​varme gulve, skal du udføre yderligere beregninger.

Alle disse spørgsmål er dækket mere detaljeret i vores følgende artikler:

• Termisk beregning af et varmesystem: Sådan beregnes belastningen på et system korrekt
• Beregning af varme radiatorer: hvordan beregnes det krævede antal og strøm af batterier
• Beregning af rørvolumen: beregningsprincipper og beregningsregler i liter og kubikmeter
• Sådan foretages en beregning af et varmt gulv ved hjælp af eksemplet med et vandsystem
• Beregning af rør til gulvvarme: rørtyper, metoder og trin til lægning + beregning af flow

Konklusioner og nyttig video om emnet

I videoen kan du se et eksempel på beregning af vandopvarmning, der udføres ved hjælp af Valtec-programmet:

Hydrauliske beregninger udføres bedst ved hjælp af specielle programmer, der garanterer høj nøjagtighed i beregningerne, idet der tages højde for alle nuancer i designet.

Er du specialiseret i beregning af varmesystemer ved hjælp af vand som kølemiddel og ønsker at supplere vores artikel med nyttige formler, dele professionelle hemmeligheder?

Eller måske ønsker du at fokusere på yderligere beregninger eller påpege unøjagtigheder i vores beregninger? Skriv dine kommentarer og anbefalinger i blokken under artiklen.