Termisk beregning af et varmesystem: Sådan beregnes belastningen på et system korrekt

Design og termisk beregning af varmesystemet er et obligatorisk trin i tilrettelæggelse af boligopvarmning. Computeraktivitetens vigtigste opgave er at bestemme de optimale parametre for kedlen og radiatoranlægget.

Enig, ved første øjekast kan det se ud til, at kun en ingeniør kan udføre en varmeteknisk beregning. Dog er ikke alt så kompliceret. Når man kender handlingsalgoritmen, viser det sig at uafhængigt udføre de nødvendige beregninger.

Artiklen indeholder detaljerede beregningsprocedurer og indeholder alle de nødvendige formler. For en bedre forståelse har vi udarbejdet et eksempel på termisk beregning til et privat hus.

Termisk beregning af opvarmning: generel rækkefølge

Den klassiske termiske beregning af varmesystemet er et konsolideret teknisk dokument, der inkluderer de obligatoriske, indfasede standardberegningsmetoder.

Men inden du studerer disse beregninger af de vigtigste parametre, skal du tage stilling til konceptet med selve varmesystemet.

Varmesystemet er kendetegnet ved tvungen tilførsel og ufrivillig fjernelse af varme i rummet.

De vigtigste opgaver med beregning og design af varmesystemet:

• bestemmer mest pålideligt varmetab;
• bestemme mængden og betingelserne for anvendelse af kølevæsken;
• vælg elementerne generering, forskydning og varmeoverførsel så præcist som muligt.

Under konstruktion varmesystemer Det er nødvendigt først at indsamle en række forskellige data om det rum / bygning, hvor varmesystemet vil blive brugt. Efter udførelse af beregningen af ​​systemets termiske parametre, analyseres resultaterne af aritmetiske operationer.

Baseret på de opnåede data vælges varmesystemets komponenter med efterfølgende køb, installation og idriftsættelse.

Opvarmning er et multikomponentsystem til at sikre det godkendte temperaturregime i et rum / bygning. Det er en separat del af kommunikationskomplekset i en moderne bolig

Det er bemærkelsesværdigt, at den specificerede metode til termisk beregning giver dig mulighed for nøjagtigt at beregne et stort antal mængder, der specifikt beskriver det fremtidige varmesystem.

Som et resultat af termisk beregning vil følgende information være tilgængelig:

• antal varmetab, kedeleffekt;
• antallet og typen af ​​varmestrålere for hvert rum separat;
• rørledningens hydrauliske egenskaber;
• volumen, kølevæskehastighed, varmepumpe magt.

Termisk beregning er ikke en teoretisk oversigt, men ganske nøjagtige og fornuftige resultater, som anbefales at bruges i praksis, når man vælger komponenter i et varmesystem.

Rumtemperaturstandarder

Inden der foretages beregninger af systemparametrene, er det mindst nødvendigt at kende rækkefølgen af ​​de forventede resultater, samt at have standardiserede karakteristika for nogle tabellmængder, der skal erstattes i formlerne eller orienteres på dem.

Ved at udføre parameterberegninger med sådanne konstanter, kan du være sikker på pålideligheden af ​​den ønskede dynamiske eller konstante systemparameter.

For lokaler af forskellige formål er der referencestandarder for temperaturforhold for boliger og ikke-beboelsesbygninger. Disse standarder er nedfældet i den såkaldte GOST

For et varmesystem er en af ​​disse globale parametre stuetemperaturen, som skal være konstant uanset sæson eller miljøforhold.

I henhold til forskrifterne for sanitære standarder og forskrifter er der forskelle i temperatur i forhold til sommer- og vinterperioderne i året. Klimaanlægget er ansvarligt for temperaturen i rummet i sommersæsonen. Princippet for dens beregning er beskrevet detaljeret i denne artikel.

Men stuetemperaturen om vinteren leveres af varmesystemet. Derfor er vi interesseret i temperaturområder og deres tolerancer for afvigelser i vintersæsonen.

De fleste lovgivningsmæssige dokumenter specificerer følgende temperaturområder, som tillader en person at være komfortabel i et rum.

For ikke-beboelsesejendomme op til 100 m²:

• 22-24 ° C - optimal lufttemperatur;
• 1 ° C - tilladt udsving.

For lokaler i kontortype med et areal på mere end 100 m² temperaturen er 21-23 ° C. For ikke-beboelsesejendomme af industriel type varierer temperaturintervallet meget afhængigt af rumets formål og de etablerede arbejdsbeskyttelsesstandarder.

Komfortabel stuetemperatur for hver person er "egen."Nogen kan lide at være meget varm i rummet, nogen behagelige når rummet er køligt - det hele er ganske individuelt

Hvad angår boliger: lejligheder, private huse, godser osv., Er der visse temperaturområder, der kan justeres afhængigt af beboernes ønsker.

Og alligevel har vi for specifikke værelser i en lejlighed og et hus:

• 20-22 ° C - bolig, herunder børnerum, tolerance ± 2 ° С -
• 19-21 ° C - køkken, toilet, tolerance ± 2 ° C;
• 24-26 ° C - badekar, bruser, pool, tolerance ± 1 ° C;
• 16-18 ° C - korridorer, gange, trappeopgang, pantries, tolerance + 3 ° C

Det er vigtigt at bemærke, at der er flere flere basale parametre, der påvirker temperaturen i rummet, og som du skal fokusere på, når du beregner varmesystemet: fugtighed (40-60%), ilt- og kuldioxidkoncentration i luften (250: 1), lufthastighed masser (0,13-0,25 m / s) osv.

Beregning af varmetab i huset

I henhold til den anden lov om termodynamik (skolefysik) sker der ingen spontan overførsel af energi fra mindre opvarmede til mere opvarmede mini- eller makroobjekter. Et specielt tilfælde af denne lov er ”ønsket” om at skabe temperaturbalance mellem to termodynamiske systemer.

For eksempel er det første system et miljø med en temperatur på -20 ° C, det andet system er en bygning med en indre temperatur på + 20 ° C. I henhold til ovenstående lov vil disse to systemer søge at skabe balance mellem udveksling af energi. Dette vil ske ved varmetab fra det andet system og afkøling i det første.

Vi kan bestemt sige, at den omgivende temperatur afhænger af det breddegrad, som det private hus ligger på. Og temperaturforskellen påvirker mængden af ​​varmelækage fra bygningen (+)

Med varmetab menes den ufrivillige frigivelse af varme (energi) fra et bestemt objekt (hus, lejlighed). For en almindelig lejlighed er denne proces ikke så "mærkbar" i sammenligning med et privat hus, da lejligheden er placeret inde i bygningen og er "tilstødende" til andre lejligheder.

I et privat hus gennem de udvendige vægge, gulv, tag, vinduer og døre, i en eller anden grad ”forlader” varmen.

Når man kender mængden af ​​varmetab for de mest ugunstige vejrforhold og egenskaberne ved disse forhold, er det muligt at beregne varmesystemets effekt med høj nøjagtighed.

Således beregnes mængden af ​​varmelækage fra bygningen ved hjælp af følgende formel:

Q = Q_etage+ Q_væggen+ Q_vinduet+ Q_taget+ Q_døren+ ... + Q_jeghvor

Qi - mængden af ​​varmetab fra det ensartede udseende på bygningens skal.

Hver komponent i formlen beregnes med formlen:

Q = S * ΔT / Rhvor

• Q - varmelækage, V;
• S - areal af en bestemt type struktur, kvm. m;
• AT - forskellen i omgivelses- og indelufttemperaturer, ° C;
• R - termisk modstand for en bestemt type struktur, m²* ° C / W.

Værdien af ​​termisk modstand for ægte materialer anbefales at blive taget fra hjælpeborde.

Derudover kan termisk modstand opnås ved anvendelse af følgende forhold:

R = d / khvor

• R - termisk modstand, (m²* K) / W;
• k - termisk ledningsevne for materialet, W / (m²* K);
• d - tykkelsen af ​​dette materiale, m

I gamle huse med en fugtig tagkonstruktion forekommer varmelækage gennem bygningens øverste del, nemlig gennem taget og loftet. Gennemførelse af begivenheder for loftisolering eller loftsisolering løse dette problem.

Hvis du isolerer loftet og taget, kan det totale varmetab fra huset reduceres markant

I huset er der flere flere typer varmetab gennem revner i strukturer, ventilationssystem, emhætte, åbning af vinduer og døre. Men at tage hensyn til deres volumen giver ikke mening, da de ikke udgør mere end 5% af det samlede antal hovedvarmelækager.

Bestemmelse af kedeleffekt

For at opretholde temperaturforskellen mellem miljøet og temperaturen inde i huset er der behov for et uafhængigt varmesystem, der opretholder den ønskede temperatur i hvert værelse i et privat hus.

Grundlaget for varmesystemet er forskellige typer kedler: flydende eller fast brændstof, elektrisk eller gas.

Kedlen er den centrale enhed i varmesystemet, der genererer varme. Den vigtigste egenskab ved kedlen er dens kraft, nemlig konverteringshastigheden er mængden af ​​varme pr. Tidsenhed.

Efter beregning af varmebelastningen til opvarmning opnår vi den krævede nominelle kedeleffekt.

For en almindelig flerværelseslejlighed beregnes kedeleffekten gennem området og den specifikke effekt:

P_kedel= (S_værelse* P_specifikke)/10hvor

• S_værelse - det samlede areal af det opvarmede rum;
• P_udellnaya - specifik styrke i forhold til klimatiske forhold.

Men denne formel tager ikke højde for varmetabet, der er nok i et privat hus.

Der er et andet forhold, der tager denne parameter i betragtning:

P_kedel= (Q_tab* S) / 100hvor

• P_kedel - kedeleffekt
• Q_tab - varmetab;
• S - opvarmet område.

Kedlets nominelle kapacitet skal øges. En reserve er nødvendig, hvis det er planlagt at bruge en kedel til opvarmning af vand til badeværelset og køkkenet.

I de fleste varmesystemer i private huse anbefales det, at du bruger en ekspansionsbeholder, hvor forsyningen med kølevæske opbevares. Hvert privat hjem har brug for varmt vand

For at sikre kedeleffektreserven i den sidste formel er det nødvendigt at tilføje sikkerhedsfaktoren K:

P_kedel= (Q_tab* S * K) / 100hvor

K - det vil være lig med 1,25, det vil sige, at kedlets designkapacitet øges med 25%.

Kedelkapaciteten giver således mulighed for at opretholde den normale lufttemperatur i bygningens rum, såvel som at have en indledende og yderligere mængde varmt vand i huset.

Funktioner ved valg af radiatorer

Standardkomponenter til levering af varme i et rum er radiatorer, paneler, gulvvarmesystemer, konvektorer osv. De mest almindelige dele af et varmesystem er radiatorer.

En varmestraler er et specielt hult design af en modulær type lavet af legering med høj varmeafledning. Det er lavet af stål, aluminium, støbejern, keramik og andre legeringer. Princippet om drift af varmeapparatet reduceres til emission af energi fra kølemidlet ind i rummet gennem "kronbladene".

Aluminium og bimetal opvarmningsradiator erstattede massive støbejernsbatterier. Brugervenlighed, høj varmeafledning, vellykket konstruktion og design gjorde dette produkt til et populært og udbredt værktøj til udstråling af varme i et rum.

Der er flere teknikker beregning af varme radiatorer i rummet. Den følgende liste over metoder sorteres i rækkefølge for at øge nøjagtigheden.

Beregningsmuligheder:

1. Efter område. N = (S * 100) / C, hvor N er antallet af sektioner, S er rumets område (m²), C - varmeoverførsel fra et afsnit i radiatoren (W, hentet fra pas eller produktcertifikat), 100 W - den mængde varmestrøm, der kræves til opvarmning 1 m² (empirisk værdi). Spørgsmålet opstår: hvordan man tager højde for loftets loft i højden?
2. Efter volumen. N = (S * H ​​* 41) / C, hvor N, S, C er ens. N - rumhøjde, 41 W - mængden af ​​varmestrøm, som er nødvendig til opvarmning af 1 m³ (empirisk værdi).
3. I henhold til koefficienterne. N = (100 * S * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C, hvor N, S, C og 100 ligner hinanden. k1 - under hensyntagen til antallet af kameraer i et dobbeltglasvindue i et rumsvindue, k2 - termisk isolering af vægge, k3 - forholdet mellem vinduernes areal og rumets område, k4 - gennemsnit minus temperatur i den koldeste uge om vinteren, k5 - antal ydre vægge i rummet (som "går udenfor"), k6 - type værelse på toppen, k7 - loftshøjde.

Dette er den mest nøjagtige mulighed for beregning af antallet af sektioner. Naturligvis afrundes brøkresultaterne af beregninger altid til det næste heltal.

Hydraulisk beregning af vandforsyning

Naturligvis kan "billedet" af beregning af varme til opvarmning ikke være komplet uden at beregne sådanne egenskaber som kølevæskets volumen og hastighed.I de fleste tilfælde er kølemidlet almindeligt vand i en flydende eller gasformig tilstand af aggregering.

Det anbefales, at kølemidlets faktiske volumen beregnes ved at opsummere alle hulrum i varmesystemet. Når du bruger en enkelt-kredsløbskedel, er dette den bedste mulighed. Når du bruger kedler med dobbelt kredsløb i varmesystemet, er det nødvendigt at tage udgifterne til varmt vand til hygiejniske og andre huslige formål i betragtning

Beregning af volumenet af vand, der opvarmes af en dobbeltkredsskedel for at give beboerne varmt vand og varmebærer, udføres ved at opsummere det indre volumen af ​​varmekredsen og brugernes faktiske behov i opvarmet vand.

Volumenet af varmt vand i varmesystemet beregnes ved hjælp af formlen:

W = k * Phvor

• W - volumen af ​​varmebærer;
• P - varmekedlens strøm
• k - effektfaktor (antallet af liter pr. effektenhed er 13,5, området er 10-15 liter).

Som et resultat ser den endelige formel sådan ud:

W = 13,5 * P

Kølevæskets hastighed er den sidste dynamiske vurdering af varmesystemet, der kendetegner hastigheden for væskecirkulation i systemet.

Denne værdi hjælper med at evaluere rørledningens type og diameter:

V = (0,86 * P * μ) / ΔThvor

• P - kedeleffekt
• μ - kedeleffektivitet
• AT - temperaturforskel mellem det leverede vand og returvandet.

Ved anvendelse af de foregående metoder hydraulisk beregning, vil det være muligt at få reelle parametre, som er ”fundamentet” i det fremtidige varmesystem.

Eksempel på termisk beregning

Som et eksempel på varmeberegning er der et almindeligt 1-etagers hus med fire stuer, et køkken, et badeværelse, en "vinterhave" og bryggers.

Fundamentet er lavet af monolitisk armeret betonplade (20 cm), de udvendige vægge er beton (25 cm) med gips, taget er belagt med træbjælker, taget er metalfliser og mineraluld (10 cm)

Angiv husets indledende parametre, der er nødvendige for beregningerne.

Dimensionerne på bygningen:

• gulvhøjde - 3 m;
• et lille vindue på bygningens for- og bagside 1470 * 1420 mm;
• stort vindue på facaden 2080 * 1420 mm;
• indgangsdøre 2000 * 900 mm;
• bagdøre (udgang til terrasse) 2000 * 1400 (700 + 700) mm.

Bygningens samlede bredde 9,5 m², længde 16 m². Kun opholdsrum (4 stk.), Badeværelse og køkken opvarmes.

For nøjagtigt at beregne varmetabet på væggene fra det ydre vægge, skal du trække arealet af alle vinduer og døre - dette er en helt anden type materiale med dens termiske modstand

Vi starter med at beregne arealerne med homogene materialer:

• gulvareal - 152 m²;
• tagareal - 180 m² under hensyntagen til loftets 1,3 m højde og løbens bredde - 4 m;
• vinduesområde - 3 * 1,47 * 1,42 + 2,08 * 1,42 = 9,22 m²;
• dørareal - 2 * 0,9 + 2 * 2 * 1,4 = 7,4 m².

Ydervæggenes areal vil være 51 * 3-9,22-7,4 = 136,38 m².

Vi fortsætter med at beregne varmetab på hvert materiale:

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

Samt Q_væggen svarende til 136,38 * 40 * 0,25 / 0,3 = 4546. Summen af ​​alle varmetab vil være 19628,4 watt.

Som et resultat beregner vi kedlens effekt: P_kedel= Q_tab* 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.

Vi beregner antallet af sektioner af radiatorer for et af værelserne. For alle andre er beregningerne ens. For eksempel er hjørnerummet (venstre, nederste hjørne af diagrammet) 10,4 m2.

Derfor er 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.

Til dette rum er der brug for 9 sektioner af en varmelegeme med en varmeoverførsel på 180 watt.

Vi henvender os til beregningen af ​​mængden af ​​kølemiddel i systemet - W = 13,5 * P = 13,5 * 21 = 283,5 liter. Derfor vil kølevæskens hastighed være: V = (0,86 * P * μ) / ∆T = (0,86 * 21000 * 0,9) /20=812,7 l.

Som et resultat vil en fuld omdrejning af det samlede rumfang af kølemiddel i systemet svare til 2,87 gange på en time.

Et udvalg af artikler om termisk beregning vil hjælpe med at bestemme de nøjagtige parametre for elementerne i varmesystemet:

1. Beregning af varmesystemet i et privat hus: regler og eksempler på beregning
2. Termoteknisk beregning af en bygning: detaljer og formler til udførelse af beregninger + praktiske eksempler

Konklusioner og nyttig video om emnet

En simpel beregning af varmesystemet til et privat hus præsenteres i følgende gennemgang:

Nedenfor vises alle subtiliteter og almindeligt accepterede metoder til beregning af varmetab i en bygning:

En anden mulighed til beregning af varmelækager i et typisk privat hus:

Denne video taler om funktionerne i cirkulationen af ​​en energibærer til opvarmning af et hjem:

Den termiske beregning af varmesystemet er individuel, det skal udføres korrekt og nøjagtigt. Jo mere nøjagtige beregningerne vil blive foretaget, desto mindre er det nødvendigt at overbetale ejerne af et landsted under drift.

Har du erfaring med at udføre termisk beregning af varmesystemet? Eller har du spørgsmål om emnet? Del din mening og skriv kommentarer. Feedbackblokken findes nedenfor.