Hydraulische Berechnung des Heizungssystems an einem bestimmten Beispiel

Eine Heizung auf der Basis der Warmwasserzirkulation ist die häufigste Option für die Einrichtung eines Privathauses. Für eine kompetente Systemauslegung sind vorläufige Analyseergebnisse erforderlich, die sogenannte hydraulische Berechnung des Heizungssystems, die den Druck in allen Abschnitten des Netzes mit den Rohrdurchmessern verknüpft.

Der vorgestellte Artikel beschreibt detailliert die Berechnungstechnik. Um den Algorithmus der Aktionen besser zu verstehen, haben wir das Berechnungsverfahren anhand eines bestimmten Beispiels untersucht.

Unter Einhaltung der beschriebenen Reihenfolge wird es möglich sein, den optimalen Durchmesser der Hauptleitung, die Anzahl der Heizgeräte, die Kesselleistung und andere Systemparameter zu bestimmen, die für die Anordnung einer effektiven individuellen Wärmeversorgung erforderlich sind.

Das Konzept der hydraulischen Berechnung

Der entscheidende Faktor bei der technologischen Entwicklung von Heizsystemen ist die übliche Energieeinsparung geworden. Der Wunsch, Geld zu sparen, macht einen sorgfältigeren Ansatz bei der Gestaltung, Auswahl der Materialien, Installationsmethoden und dem Betrieb der Heizung für das Haus.

Wenn Sie sich daher für ein einzigartiges und in erster Linie wirtschaftliches Heizsystem für Ihre Wohnung oder Ihr Zuhause entscheiden, empfehlen wir Ihnen, sich mit den Berechnungs- und Entwurfsregeln vertraut zu machen.

Bevor Sie die hydraulische Berechnung des Systems definieren, müssen Sie klar und deutlich verstehen, dass das individuelle Heizsystem einer Wohnung und eines Hauses bedingt um eine Größenordnung höher liegt als das Zentralheizungssystem eines großen Gebäudes.

Ein persönliches Heizsystem basiert auf einem grundlegend anderen Ansatz für die Konzepte von Wärme und Energie.

Das Wesentliche der hydraulischen Berechnung ist, dass der Kühlmitteldurchfluss nicht im Voraus mit einer signifikanten Annäherung an die tatsächlichen Parameter eingestellt wird, sondern durch Verknüpfen der Rohrdurchmesser mit den Druckparametern in allen Ringen des Systems bestimmt wird

Es reicht aus, einen trivialen Vergleich dieser Systeme anhand der folgenden Parameter durchzuführen.

1. Die Zentralheizung (Kesselhaus-Wohnung) basiert auf Standard-Energiearten - Kohle, Gas. In einem autonomen System können Sie fast jede Substanz verwenden, die eine hohe spezifische Verbrennungswärme aufweist, oder eine Kombination aus mehreren flüssigen, festen und körnigen Materialien.
2. DSP basiert auf herkömmlichen Elementen: Metallrohren, „ungeschickten“ Batterien und Absperrventilen. Mit einem individuellen Heizsystem können Sie eine Vielzahl von Elementen kombinieren: mehrteilige Heizkörper mit guter Wärmeableitung, High-Tech-Thermostate, verschiedene Arten von Rohren (PVC und Kupfer), Wasserhähne, Stopfen, Armaturen und natürlich ihre eigenen sparsameren Kessel, Umwälzpumpen.
3. Wenn Sie in die Wohnung eines typischen Plattenhauses gehen, das vor etwa 20 bis 40 Jahren gebaut wurde, sehen wir, dass das Heizsystem auf das Vorhandensein einer 7-Zellen-Batterie unter dem Fenster in jedem Raum der Wohnung sowie eines vertikalen Rohrs durch das gesamte Haus (Riser) zurückzuführen ist, mit dem Sie "kommunizieren" können Nachbarn oben / unten. Unabhängig davon, ob es sich um ein autonomes Heizsystem (ASO) handelt, können Sie ein System beliebiger Komplexität unter Berücksichtigung der individuellen Wünsche der Bewohner der Wohnung erstellen.
4. Im Gegensatz zu DSP berücksichtigt ein separates Heizsystem eine beeindruckende Liste von Parametern, die sich auf die Übertragung, den Energieverbrauch und den Wärmeverlust auswirken. Das Temperaturregime der Umgebung, der erforderliche Temperaturbereich in den Räumlichkeiten, die Fläche und das Volumen des Raums, die Anzahl der Fenster und Türen, der Zweck der Räumlichkeiten usw.

Somit ist die hydraulische Berechnung des Heizsystems (GRSO) ein bedingter Satz berechneter Eigenschaften des Heizsystems, der umfassende Informationen zu Parametern wie Rohrdurchmesser, Anzahl der Heizkörper und Ventile.

Diese Art von Heizkörper wurde in den meisten Plattenhäusern im postsowjetischen Raum installiert. Materialeinsparungen und das Fehlen einer Designidee „im Gesicht“

Mit GRSO können Sie die richtige Ringwasserpumpe (Heizkessel) für den Transport von heißem Wasser zu den letzten Elementen des Heizsystems (Heizkörper) auswählen und haben letztendlich das ausgewogenste System, das sich direkt auf finanzielle Investitionen in die Heizung des Hauses auswirkt.

Eine andere Art von Heizkörper für DSP. Dies ist ein vielseitigeres Produkt, das eine beliebige Anzahl von Kanten aufweisen kann. So können Sie die Wärmeübertragungsfläche vergrößern oder verkleinern

Reihenfolge der Berechnungsschritte

In Bezug auf die Berechnung des Heizungssystems stellen wir fest, dass dieses Verfahren in Bezug auf das Design am zweideutigsten und wichtigsten ist.

Bevor Sie die Berechnung durchführen, müssen Sie eine vorläufige Analyse des zukünftigen Systems durchführen, zum Beispiel:

• Stellen Sie die Wärmebilanz in allen und speziell in jedem Raum der Wohnung ein.
• Thermostate, Ventile und Druckregler auswählen;
• Identifizieren Sie Bereiche des Systems mit maximalem und minimalem Verbrauch an Wärmeträger.

Zusätzlich ist es notwendig, das allgemeine Transportschema des Kühlmittels zu bestimmen: voller und kleiner Kreislauf, Einrohrsystem oder Zwei-Rohr-Autobahn.

Als Ergebnis der hydraulischen Berechnung erhalten wir mehrere wichtige Eigenschaften des Hydrauliksystems, die Antworten auf die folgenden Fragen geben:

• Was sollte die Leistung der Heizquelle sein?
• Was ist die Durchflussmenge und Geschwindigkeit des Kühlmittels?
• Welcher Durchmesser der Hauptleitung der Wärmeleitung wird benötigt?
• Was sind die möglichen Wärmeverluste und die Masse des Kühlmittels selbst?

Ein weiterer wichtiger Aspekt der hydraulischen Berechnung ist das Verfahren zum Auswuchten (Verknüpfen) aller Teile (Zweige) des Systems unter extremen thermischen Bedingungen mit Hilfe von Steuergeräten.

Es gibt verschiedene Haupttypen von Heizprodukten: Gussteile aus Gusseisen und Aluminium, Stahlblech, Bimetallheizkörper und Abdeckungen. Am gebräuchlichsten sind jedoch mehrteilige Aluminiumheizkörper

Der Siedlungsbereich der Rohrleitung ist ein Abschnitt mit einem konstanten Durchmesser der Rohrleitung selbst sowie einem unveränderten Warmwasserfluss, der durch die Formel des Wärmehaushalts der Räume bestimmt wird. Die Auflistung der Auslegungszonen beginnt bei einer Pumpe oder Wärmequelle.

Anfangsbedingungen des Beispiels

Für eine genauere Erklärung aller Details der hydraulischen Fehleinschätzung nehmen wir ein konkretes Beispiel eines herkömmlichen Gehäuses. Auf Lager haben wir eine klassische 2-Zimmer-Wohnung eines Plattenhauses mit einer Gesamtfläche von 65,54 m²Es umfasst zwei Zimmer, eine Küche, eine separate Toilette und ein Bad, einen Doppelflur und einen Doppelbalkon.

Nach der Inbetriebnahme erhielten wir folgende Informationen zur Bereitschaft der Wohnung. Die beschriebene Wohnung umfasst kitt- und grundierte Wände aus monolithischen Stahlbetonkonstruktionen, Profilfenster mit Zweikammergläsern, tyrsegepresste Innentüren und Keramikfliesen auf dem Badezimmerboden.

Ein typisches 9-stöckiges Plattenhaus mit vier Eingängen. Auf jeder Etage befinden sich 3 Apartments: ein 2-Zimmer- und zwei 3-Zimmer-Apartments. Die Wohnung befindet sich im fünften Stock

Darüber hinaus ist das vorgestellte Gehäuse bereits mit Kupferkabeln, Spendern und einer separaten Klappe, einem Gasherd, einem Bad, einem Waschbecken, einer Toilette, einem beheizten Handtuchhalter und einem Waschbecken ausgestattet.

Und vor allem haben Wohnzimmer, Bad und Küche bereits Heizkörper aus Aluminium. Die Frage zu Rohren und Kessel bleibt offen.

Wie werden Daten gesammelt?

Die hydraulische Berechnung des Systems basiert größtenteils auf Berechnungen zur Berechnung der Heizung über die Raumfläche.

Daher müssen Sie die folgenden Informationen haben:

• die Fläche jedes einzelnen Raumes;
• Abmessungen der Fenster- und Türverbinder (Innentüren haben fast keinen Einfluss auf den Wärmeverlust);
• klimatische Bedingungen, Merkmale der Region.

Wir werden von den folgenden Daten ausgehen. Die Fläche des Gemeinschaftsraums beträgt 18,83 m², Schlafzimmer - 14,86 m², Küche - 10,46 m², Balkon - 7,83 m² (Menge), Korridor - 9,72 m² (Menge), Badezimmer - 3,60 m², Toilette - 1,5 m². Eingangstüren - 2,20 m², Schaufenster des Gemeinschaftsraums - 8,1 m², Schlafzimmerfenster - 1,96 m², Küchenfenster - 1,96 m².

Die Höhe der Wände der Wohnung beträgt 2 Meter 70 cm. Die Außenwände bestehen aus Beton der Klasse B7 plus 300 mm dickem Innenputz.Innenwände und Trennwände - Lager 120 mm, normal - 80 mm. Boden und dementsprechend Decke von Betonplatten der Klasse B15, Dicke 200 mm.

Die Aufteilung dieser Wohnung bietet die Möglichkeit, einen einzigen Heizungszweig zu schaffen, der durch die Küche, das Schlafzimmer und den Gemeinschaftsraum verläuft und eine durchschnittliche Temperatur von 20-22 ° C in den Räumen liefert (+).

Was ist mit der Umwelt? Die Wohnung befindet sich in dem Haus, das sich mitten in einem Kleinstadt-Mikrobezirk befindet. Die Stadt liegt in einem bestimmten Tiefland, die Höhe über dem Meeresspiegel beträgt 130-150 m. Das Klima ist gemäßigt kontinental mit kühlen Wintern und ziemlich warmen Sommern.

Die durchschnittliche Jahrestemperatur + 7,6 ° C. Die durchschnittliche Januar-Temperatur beträgt -6,6 ° C, Juli + 18,7 ° C. Wind - 3,5 m / s, durchschnittliche Luftfeuchtigkeit - 74%, Niederschlag 569 mm.

Bei der Analyse der klimatischen Bedingungen in der Region ist zu beachten, dass es sich um einen weiten Temperaturbereich handelt, der sich wiederum auf die besonderen Anforderungen an die Anpassung des Heizungssystems der Wohnung auswirkt.

Wärmeerzeugerleistung

Eine der Hauptkomponenten des Heizungssystems ist ein Kessel: Strom, Gas, kombiniert - in diesem Stadium spielt es keine Rolle. Da seine Hauptcharakteristik für uns wichtig ist - Energie, dh die Energiemenge pro Zeiteinheit, die für die Heizung aufgewendet wird.

Die Leistung des Kessels selbst wird durch die folgende Formel bestimmt:

W Kessel = (S Raum * W Geschäft) / 10,

wo:

• Sroom - die Summe der Flächen aller Räume, die beheizt werden müssen;
• Hat - spezifische Leistung unter Berücksichtigung der klimatischen Bedingungen des Standorts (deshalb war es notwendig, das Klima der Region zu kennen).

Was charakteristisch ist, für verschiedene Klimazonen haben wir folgende Daten:

• nördliche Gebiete - 1,5 - 2 kW / m²;
• zentrale Zone - 1 - 1,5 kW / m²;
• südliche Regionen - 0,6 - 1 kW / m².

Diese Zahlen sind eher willkürlich, geben aber dennoch eine klare numerische Antwort hinsichtlich der Umweltauswirkungen auf das Heizsystem der Wohnung.

Diese Karte zeigt Klimazonen mit unterschiedlichen Temperaturbedingungen. Die Position des Gehäuses im Verhältnis zur Zone und wie viel Sie für die Heizung eines Quadratkilometers kW Energie ausgeben müssen (+)

Die Summe der zu beheizenden Fläche der Wohnung entspricht der Gesamtfläche der Wohnung und entspricht 65,54-1,80-6,03 = 57,71 m2 (abzüglich des Balkons). Die spezifische Leistung des Kessels für den Zentralbereich mit kalten Wintern beträgt 1,4 kW / m2. In unserem Beispiel entspricht die berechnete Leistung des Heizkessels also 8,08 kW.

Dynamische Flüssigkeitsparameter

Wir fahren mit der nächsten Berechnungsstufe fort - der Analyse des Kühlmittelverbrauchs. In den meisten Fällen unterscheidet sich das Heizsystem einer Wohnung von anderen Systemen - dies liegt an der Anzahl der Heizpaneele und der Länge der Rohrleitung. Der Druck wird als zusätzliche „treibende Kraft“ der Strömung vertikal durch das System verwendet.

In privaten ein- und mehrstöckigen Gebäuden, alten Paneelwohngebäuden, werden Hochdruckheizsysteme verwendet, die es ermöglichen, wärmefreisetzende Substanzen zu allen Abschnitten eines verzweigten Mehrringheizungssystems zu transportieren und Wasser auf die gesamte Höhe (bis zum 14. Stock) des Gebäudes zu bringen.

Im Gegensatz dazu weist eine gewöhnliche 2- oder 3-Zimmer-Wohnung mit unabhängiger Heizung nicht so viele verschiedene Ringe und Zweige des Systems auf, sondern umfasst nicht mehr als drei Stromkreise.

Dies bedeutet, dass das Kühlmittel im natürlichen Prozess des Wasserflusses transportiert wird. Sie können aber auch verwenden UmwälzpumpenDie Heizung erfolgt durch einen Gas- / Elektrokessel.

Wir empfehlen die Verwendung einer Umwälzpumpe zum Heizen von Räumen über 100 m². Die Pumpe kann sowohl vor als auch nach dem Kessel montiert werden, wird jedoch normalerweise auf den „Rücklauf“ gestellt - niedrigere Trägertemperatur, geringere Luftzufuhr, längere Lebensdauer der Pumpe

Spezialisten für die Planung und Installation von Heizsystemen bestimmen zwei Hauptansätze für die Berechnung des Kühlmittelvolumens:

1. Entsprechend der tatsächlichen Kapazität des Systems. Ausnahmslos alle Hohlraumvolumina, in denen der Warmwasserfluss fließt, werden summiert: die Summe der einzelnen Rohrabschnitte, Heizkörperabschnitte usw. Dies ist jedoch eine ziemlich zeitaufwändige Option.
2. Durch Kesselleistung. Hier gingen die Meinungen von Experten sehr unterschiedlich auseinander, einige sagen 10, andere 15 Liter pro Einheit Kapazität des Kessels.

Aus pragmatischer Sicht muss man berücksichtigen, dass das Heizsystem wahrscheinlich nicht nur heißes Wasser für den Raum liefert, sondern auch das Wasser für Bad / Dusche, Waschbecken, Waschbecken und Trockner und möglicherweise auch für eine Hydromassage oder einen Whirlpool. Diese Option ist einfacher.

In diesem Fall empfehlen wir daher, 13,5 Liter pro Leistungseinheit zu installieren. Multipliziert man diese Zahl mit der Kesselleistung (8,08 kW), erhält man das berechnete Wassermassenvolumen - 109,08 Liter.

Die berechnete Geschwindigkeit des Kühlmittels im System ist genau der Parameter, mit dem Sie einen bestimmten Rohrdurchmesser für das Heizsystem auswählen können.

Es wird nach folgender Formel berechnet:

V = (0,86 · W · k) / t-to,

wo:

• W. - Kesselleistung;
• t - Temperatur des zugeführten Wassers;
• zu - Wassertemperatur im Rücklauf;
• k - Kesselwirkungsgrad (0,95 für Gaskessel).

Einsetzen der berechneten Daten in die Formel ergibt: (0,86 * 8080 * 0,95) / 80-60 = 6601,36 / 20 = 330 kg / h. Somit bewegen sich in einer Stunde 330 l Kühlmittel (Wasser) im System, und die Kapazität des Systems beträgt etwa 110 l.

Rohrdurchmesserbestimmung

Für die endgültige Bestimmung des Durchmessers und der Dicke der Heizungsrohre muss noch das Problem des Wärmeverlusts erörtert werden.

Die maximale Wärmemenge verlässt den Raum durch die Wände - bis zu 40%, durch die Fenster - 15%, den Boden - 10%, alles andere durch die Decke / das Dach. Die Wohnung ist durch Verluste vor allem durch Fenster und Balkonmodule gekennzeichnet

In beheizten Räumen gibt es verschiedene Arten von Wärmeverlusten:

1. Rohrdruckverlust. Dieser Parameter ist direkt proportional zum Produkt des spezifischen Reibungsverlusts im Rohr (vom Hersteller bereitgestellt) durch die Gesamtrohrlänge. Angesichts der aktuellen Aufgabe können solche Verluste jedoch ignoriert werden.
2. Druckverlust bei lokalen Rohrwiderständen - Heizkosten für Armaturen und Innenausstattung. Angesichts der Problembedingungen, einer geringen Anzahl von Passungsbiegungen und der Anzahl von Heizkörpern können solche Verluste jedoch vernachlässigt werden.
3. Wärmeverluste basierend auf dem Standort der Wohnung. Es gibt eine andere Art von Heizkosten, die sich jedoch eher auf die Lage des Raums im Verhältnis zum Rest des Gebäudes beziehen. Bei einer normalen Wohnung, die sich in der Mitte des Hauses befindet und neben anderen Wohnungen links / rechts / oben / unten liegt, ist der Wärmeverlust durch die Seitenwände, die Decke und den Boden praktisch gleich „0“.

Verluste können Sie nur durch die Vorderseite der Wohnung berücksichtigen - einen Balkon und das zentrale Fenster des Gemeinschaftsraums. Diese Frage wird jedoch aufgrund der Hinzufügung von 2-3 Abschnitten zu jedem der Heizkörper geschlossen.

Der Wert des Rohrdurchmessers wird entsprechend dem Durchfluss des Kühlmittels und der Geschwindigkeit seiner Zirkulation in der Heizungsleitung gewählt

Bei der Analyse der obigen Informationen ist anzumerken, dass für die berechnete Geschwindigkeit des heißen Wassers im Heizsystem die tabellarische Bewegungsgeschwindigkeit von Wasserteilchen relativ zur Rohrwand in einer horizontalen Position von 0,3 bis 0,7 m / s bekannt ist.

Um dem Meister zu helfen, präsentieren wir die sogenannte Checkliste von Berechnungen für eine typische hydraulische Berechnung eines Heizungssystems:

• Datenerfassung und Berechnung der Kesselleistung;
• Volumen und Geschwindigkeit des Wärmeträgers;
• Wärmeverlust und Rohrdurchmesser.

Bei Fehleinschätzungen kann es manchmal vorkommen, dass der Rohrdurchmesser ausreichend groß ist, um das berechnete Volumen des Kühlmittels zu blockieren. Dieses Problem kann durch Erhöhen der Kesselverdrängung oder durch Hinzufügen eines zusätzlichen Ausgleichsbehälters gelöst werden.

Auf unserer Website gibt es einen Artikelblock, der sich mit der Berechnung des Heizungssystems befasst. Wir empfehlen Ihnen zu lesen:

1. Wärmeberechnung eines Heizungssystems: Wie berechnet man die Belastung eines Systems richtig?
2. Berechnung der Warmwasserbereitung: Formeln, Regeln, Implementierungsbeispiele
3. Thermotechnische Berechnung eines Gebäudes: Besonderheiten und Formeln für die Durchführung von Berechnungen + praktische Beispiele

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Merkmale, Vor- und Nachteile natürlicher und Zwangsumlaufsysteme für das Heizmedium:

Zusammenfassend wurden die Berechnungen der hydraulischen Berechnung zusammengefasst, wodurch spezifische physikalische Eigenschaften des zukünftigen Heizsystems erhalten wurden.

Dies ist natürlich ein vereinfachtes Berechnungsschema, das ungefähre Daten zur hydraulischen Berechnung für das Heizsystem einer typischen Zweizimmerwohnung liefert.

Versuchen Sie, eine hydraulische Berechnung des Heizungssystems unabhängig durchzuführen? Oder stimmen sie mit dem angegebenen Material nicht überein? Wir freuen uns auf Ihre Kommentare und Fragen - der Feedback-Block befindet sich unten.