Proračun grijanja vode: formule, pravila, primjeri provedbe

Korištenje vode kao rashladne tekućine u sustavu grijanja jedna je od najpopularnijih opcija za opskrbu vašeg doma toplinom u hladnoj sezoni. Trebate samo pravilno dizajnirati i zatim dovršiti instalaciju sustava. U protivnom, grijanje neće biti učinkovito pri visokim troškovima goriva, što je, kako vidite, krajnje nezanimljivo u današnjim cijenama energije.

Nemoguće je samostalno izračunati grijanje vode (u daljnjem tekstu: CBO) bez upotrebe specijaliziranih programa, jer se u proračunima koriste složeni izrazi, čije se vrijednosti ne mogu odrediti uobičajenim kalkulatorom. U ovom ćemo članku detaljno analizirati algoritam za izvođenje izračuna, dati primjenjive formule, razmatrajući tijek izračuna pomoću posebnog primjera.

Dopunjeni materijal nadopunjavamo tablicama s vrijednostima i referentnim pokazateljima koji su potrebni tijekom izračuna, tematskim fotografijama i videozapisom, što pokazuje jasan primjer izračuna pomoću programa.

Proračun toplinske bilance kućišta

Za uvođenje instalacije grijanja, gdje voda djeluje kao cirkulirajuća tvar, potrebno je prvo izvršiti točnost hidraulički proračuni.

Pri razvoju, primjeni bilo koje vrste sustava grijanja potrebno je poznavati ravnotežu topline (u daljnjem tekstu - TB). Znajući toplinsku snagu za održavanje temperature u sobi, možete odabrati pravu opremu i pravilno rasporediti njezino opterećenje.

Zimi soba pretrpi određene toplotne gubitke (u daljnjem tekstu - TP). Najveći dio energije prolazi kroz ograde i ventilacijske otvore. Neznatni troškovi su za infiltraciju, grijanje objekata itd.

TP ovise o slojevima od kojih se sastoje ograde (u daljnjem tekstu - U redu). Moderni građevinski materijali, posebno izolacija, imaju malo koeficijent toplinske vodljivosti (u daljnjem tekstu CT), zbog čega se kroz njih izbacuje manje topline. Za kuće istog područja, ali s drugačijom strukturom OK, troškovi topline razlikovat će se.

Uz određivanje TP-a, važno je izračunati i TB kuće. Pokazatelj uzima u obzir ne samo količinu energije koja napušta prostoriju, već i količinu potrebne snage za održavanje određenih mjera stupnja u kući.

Najtočniji rezultati daju se specijaliziranim programima namijenjenim graditeljima. Zahvaljujući njima, moguće je uzeti u obzir više čimbenika koji utječu na TP.

Najveća količina topline odlazi iz prostora kroz zidove, pod, krov, najmanje - kroz vrata, prozorske otvore

S velikom točnošću možete izračunati TP kuće koristeći formule.

Ukupna potrošnja topline kuće izračunava se jednadžbom:

Q = Q_{u redu} + Q_v,

gdje P_{u redu} - količinu topline koja napušta prostoriju kroz OK; P_v - troškovi toplinske ventilacije.

Gubici prozračivanjem uzimaju se u obzir ako zrak koji ulazi u sobu ima nižu temperaturu.

Izračuni obično uzimaju u obzir OK, ulazeći s jedne strane ulice. To su vanjski zidovi, pod, krov, vrata i prozori.

Općenito TP Q_{u redu} jednaka sumi TP svakog OK, to jest:

P_{u redu} = ∑Q_st + ∑Q_okn + ∑Q_dv + ∑Q_PTL + ∑Q_pl,

gdje je:

• P_st - vrijednost TP zidova;
• P_okn - TP prozori;
• P_dv - TP vrata;
  
• P_PTL - TP strop;
  
• P_pl - TP pod.

Ako pod ili strop imaju nejednaku strukturu na cijelom području, tada se TP izračunava za svako mjesto zasebno.

Izračun gubitka topline kroz OK

Za proračun su potrebne sljedeće informacije:

• struktura zida, korišteni materijali, njihova debljina, CT;
• vanjska temperatura izuzetno hladne petodnevne zime u gradu;
• OK područje;
• orijentacija je u redu;
• Preporučena temperatura u kući zimi.

Da biste izračunali TP, morate pronaći ukupni toplinski otpor R_oko, Da biste to učinili, saznajte toplinski otpor R₁, R₂, R₃, ..., R_n svaki sloj je u redu.

Koeficijent R_n izračunato formulom:

Rn = B / k,

U formuli: B - debljina sloja u mm, k - CT svakog sloja.

Ukupni R može se odrediti izrazom:

R = ∑R_n

Proizvođači vrata i prozora obično navode koeficijent R u putovnici za proizvod, tako da ga nema potrebe zasebno izračunavati.

Toplinski otpor prozora nije moguće izračunati, jer tehnički podaci već sadrže potrebne podatke, što pojednostavljuje izračun TP

Opća formula za izračunavanje TP kroz OK je sljedeća:

P_{u redu} = ∑S × (t_VNT - t_nar) × R × l,

U izrazu:

• S - područje OK, m²;
• t_VNT - željena sobna temperatura;
• t_nar - vanjska temperatura zraka;
• R - koeficijent otpora, izračunava se odvojeno ili uzima iz putovnice proizvoda;
• l - koeficijent preciznosti uzimajući u obzir orijentaciju zidova u odnosu na kardinalne točke.

Proračun TB omogućuje vam odabir opreme potrebnog kapaciteta, što eliminira vjerojatnost toplinskog deficita ili njegovog viška. Deficit toplinske energije nadoknađuje se povećanjem protoka zraka kroz ventilaciju, a višak - ugradnjom dodatne opreme za grijanje.

Troškovi toplinske ventilacije

Opća formula za izračunavanje ventilacijske TP je sljedeća:

P_v = 0,28 × L_n × p_VNT × c × (t_VNT - t_nar),

Varijable imaju sljedeća značenja u izrazu:

• L_n - dolazni zračni troškovi;
• p_VNT - gustoća zraka kod određene temperature u sobi;
• c - toplinski kapacitet zraka;
• t_VNT - temperatura u kući;
• t_nar - vanjska temperatura zraka.

Ako je u zgradi instalirana ventilacija, tada treba odrediti parametar L_n preuzeto iz tehničkih karakteristika uređaja. Ako nema ventilacije, uzima se standardni pokazatelj specifične razmjene zraka jednak 3 m³ na sat.

Na temelju toga L_n izračunato formulom:

L_n = 3 × S_pl,

U izrazu S_pl - Podna površina.

2% svih toplinskih gubitaka odnosi se na infiltraciju, 18% na ventilaciju. Ako je soba opremljena ventilacijskim sustavom, tada se TP kroz ventilaciju uzima u obzir u proračunima, a infiltracija se ne uzima u obzir

Zatim izračunajte gustoću zraka p_VNT na zadanu temperaturu t_VNT.

To možete učiniti formulom:

p_VNT = 353 / (273 + t_VNT),

Specifični toplinski kapacitet c = 1.0005.

Ako je ventilacija ili infiltracija neorganizirana, postoje pukotine ili rupe u zidovima, tada se izračun TP kroz rupe treba povjeriti posebnim programima.

U našem drugom članku dali smo detalje primjer izračuna toplotnog inženjerstva zgrade s određenim primjerima i formulama.

Primjer izračuna stanja topline

Razmislite o kući visokoj 2,5 m, širokoj 6 m i dugoj 8 m, koja se nalazi u gradu Okha u regiji Sahalin, gdje termometar termometra pada na -29 stupnjeva u izuzetno hladnom petodnevnom razdoblju.

Kao rezultat mjerenja temperatura tla postavljena je na +5. Preporučena temperatura unutar strukture je +21 stupanj.

Najprikladnije je na papiru prikazati dijagram kuće, na koji se ne ukazuje samo duljina, širina i visina građevine, već i orijentacija u odnosu na kardinalne točke, kao i položaj, dimenzije prozora i vrata

Zidovi dotične kuće sastoje se od:

• zidanje od opeke debljine B = 0,51 m, CT k = 0,64;
• mineralna vuna B = 0,05 m, k = 0,05;
• Obloge B = 0,09 m, k = 0,26.

Kada određujete k, bolje je koristiti tablice predstavljene na web mjestu proizvođača ili pronaći informacije u tehničkoj putovnici proizvoda.

Znajući toplinsku vodljivost, moguće je odabrati najučinkovitije materijale sa stajališta toplinske izolacije. Na temelju gornje tablice, preporučljivo je koristiti ploče od mineralne vune i ekspandiranog polistirena

Podovi se sastoje od sljedećih slojeva:

• OSB ploče B = 0,1 m, k = 0,13;
• mineralna vuna B = 0,05 m, k = 0,047;
• cementni estrih B = 0,05 m, k = 0,58;
• polistirenska pjena B = 0,06 m, k = 0,043.

U kući nema podruma, a kat ima istu strukturu na cijelom području.

Strop se sastoji od slojeva:

• listovi suhozida B = 0,025 m, k = 0,21;
• izolacija B = 0,05 m, k = 0,14;
• krovna ploča B = 0,05 m, k = 0,043.

Kuća ima samo 6 dvokomornih prozora s I-staklom i argonom. Iz tehničke putovnice za proizvode vidljivo je da je R = 0,7. Prozori imaju dimenzije 1,1x1,4 m.

Vrata imaju dimenzije 1x2,2 m, indikator R = 0,36.

Korak # 1 - proračun gubitka topline zida

Zidovi na cijelom području sastoje se od tri sloja. Prvo izračunavamo njihov ukupni toplinski otpor.

Zašto koristiti formulu:

R = ∑R_n,

i izraz:

R_n = B / k

S obzirom na početne podatke, dobivamo:

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

Saznavši R, možemo početi računati TP sjevernog, južnog, istočnog i zapadnog zida.

Dodatni čimbenici uzimaju u obzir osobitosti položaja zidova u odnosu na kardinalne točke. Obično se "ruža vjetra" formira u sjevernom dijelu za vrijeme hladnog vremena, kao rezultat toga što će TP na ovoj strani biti veći nego na drugoj

Izračunavamo površinu sjevernog zida:

S_sev.sten = 8 × 2.5 = 20

Zatim, zamjenjujući formulu P_{u redu} = ∑S × (t_VNT - t_nar) × R × l i s obzirom da je l = 1.1, dobivamo:

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

Područje Južnog zida S_yuch.st = S_sev.st = 20.

U zidu nema ugrađenih prozora ili vrata, stoga, s obzirom na koeficijent l = 1, dobivamo slijedeći TP:

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

Za zapadni i istočni zid, koeficijent l = 1,05. Stoga možete pronaći ukupnu površinu ovih zidova, to jest:

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

6 prozora i jedna vrata ugrađeni su u zidove. Izračunavamo ukupnu površinu prozora i S vrata:

S_okn = 1.1 × 1.4 × 6 = 9.24

S_dv = 1 × 2.2 = 2.2

Odredite S zidove isključujući S prozore i vrata:

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

Izračunavamo ukupni TP istočnog i zapadnog zida:

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

Nakon primanja rezultata, izračunavamo količinu topline koja prolazi kroz zidove:

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

Ukupna ukupna TP zidova je 6 kW.

Korak # 2 - izračunavanje TP prozora i vrata

Prozori se nalaze na istočnom i zapadnom zidu, dakle, pri izračunavanju koeficijenta l = 1,05. Poznato je da je struktura svih struktura ista i R = 0,7.

Koristeći vrijednosti gornjeg područja, dobivamo:

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

Znajući da je za vrata R = 0,36 i S = 2,2, definiramo njihov TP:

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

Kao rezultat toga, 340 W topline izlazi kroz prozore, a 42 W kroz vrata.

Korak # 3 - određivanje TP poda i stropa

Očito će površina stropa i poda biti ista, a izračunava se na sljedeći način:

S_pol = S_PTL = 6 × 8 = 48

Izračunavamo ukupni toplinski otpor poda, uzimajući u obzir njegovu strukturu.

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

Znajući da je temperatura tla t_nar= + 5 i uzimajući u obzir koeficijent l = 1, izračunavamo poda Q:

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

Zaokruživanjem, dobivamo da je toplinski gubitak poda oko 3 kW.

U proračunima TP-a potrebno je uzeti u obzir slojeve koji utječu na toplinsku izolaciju, na primjer, beton, ploče, ciglane, grijalice itd.

Odredite toplinski otpor stropa R_PTL i njegov Q:

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

Iz toga slijedi da gotovo 6 kW prolazi kroz strop i pod.

Korak # 4 - izračunajte TP ventilacije

Organizira se unutarnja ventilacija, izračunato formulom:

P_v = 0,28 × L_n × p_VNT × c × (t_VNT - t_nar)

Na temelju tehničkih karakteristika, specifični prijenos topline iznosi 3 kubična metra na sat, to jest:

L_n = 3 × 48 = 144.

Da bismo izračunali gustoću, koristimo formulu:

p_VNT = 353 / (273 + t_VNT).

Izračunata sobna temperatura je +21 stupanj.

TP ventilacija se ne izračunava ako je sustav opremljen uređajem za grijanje zraka

Zamjenom poznatih vrijednosti, dobivamo:

p_VNT = 353/(273+21) = 1.2

Podržavamo brojke dobivene u gornjoj formuli:

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

S obzirom na TP za ventilaciju, ukupni Q zgrade bit će:

Q = 7000 + 6000 + 3000 = 16000.

Pretvarajući se u kW, dobivamo ukupni gubitak topline od 16 kW.

Značajke izračuna CBO-a

Nakon pronalaženja pokazatelja TP prelaze na hidraulički proračun (u daljnjem tekstu - GR).

Na temelju njega dobivaju se informacije o sljedećim pokazateljima:

• optimalni promjer cijevi koji će, kad padne tlak, moći proći zadanu količinu rashladne tekućine;
• protok rashladne tekućine na određenom području;
• brzina vode;
• vrijednost otpornosti.

Prije pokretanja izračuna, radi pojednostavljenja izračunavanja, oni prikazuju prostorni dijagram sustava na kojem su svi njegovi elementi poredani paralelno jedan s drugim.

Dijagram prikazuje sustav grijanja s gornjim ožičenjem, gibanje rashladne tekućine je slijepa ulica

Razmotrite glavne faze izračunavanja grijanja vodom.

GR glavnog cirkulacijskog prstena

Metodologija izračunavanja GR temelji se na pretpostavci da su temperaturne razlike u svim usponima i granama jednake.

Algoritam izračuna je sljedeći:

1. Na prikazanom dijagramu, uzimajući u obzir gubitak topline, toplinska opterećenja primjenjuju se na grijaće uređaje, dizače.
2. Na temelju sheme odaberite glavni cirkulacijski prsten (u daljnjem tekstu - HCC). Posebnost ovog prstena je u tome što tlak cirkulacije po jedinici duljine prstena uzima najmanje vrijednosti.
3. HCC je podijeljen u odjeljke sa stalnom potrošnjom topline. Za svaki dio navedite broj, toplinsko opterećenje, promjer i dužinu.

U vertikalnom sustavu s jednom cijevi, prsten kroz koji prolazi najopterećeniji uspon kada voda teče u slijepoj ulici ili duž vodovoda prolazi kao fcc. Pobliže smo razgovarali o povezivanju cirkulacijskih prstenova u sustavu s jednom cijevi i odabiru glavnog u sljedećem članku, Zasebno smo obratili pozornost na redoslijed izračuna, koristeći jasan primjer.

U vertikalnim sustavima dvocjevnog tipa fcc prolazi kroz donji grijaći uređaj koji ima maksimalno opterećenje za vrijeme zastoja ili povezanog kretanja vode

U vodoravnom sustavu jednog cijevi, FCC mora imati najniži tlak cirkulacije i jedinicu duljine prstena. Za sustave sa prirodna cirkulacija Situacija je slična.

Kod GR-ovih usisnih slojeva vertikalnog sustava jednocijevne cijevi, prolazni dizači s podesivim protokom, koji u svom sastavu imaju jedinstvene čvorove, smatraju se jednim krugom. Za dizala s zatvorenim dijelovima vrši se odvajanje uzimajući u obzir distribuciju vode u cjevovodu svakog čvora instrumenta.

Potrošnja vode na određenom mjestu izračunava se formulom:

G_kont = (3,6 × Q_kont × β₁ × β₂) / ((t_r - t₀) × c)

U izrazu abecedni znakovi imaju sljedeća značenja:

• P_kont - toplinsko opterećenje kruga;
• β_1, β₂ - dodatni tablični koeficijenti uzimajući u obzir prijenos topline u sobi;
• c - toplinski kapacitet vode je 4,187;
• t_r - temperatura vode u dovodu;
• t₀ - temperatura vode u povratnom vodu.

Odredivši promjer i količinu vode, potrebno je znati brzinu njenog kretanja i vrijednost otpora R. Svi proračuni najpovoljnije se provode pomoću posebnih programa.

GH prstena sekundarne cirkulacije

Nakon GR glavnog prstena određuje se tlak u malom cirkulacijskom prstenu koji se formira kroz njegove najbliže uzlazne cijevi, uzimajući u obzir da se gubici tlaka mogu razlikovati za ne više od 15% sa zastojem i ne više od 5% s prolaznim.

Ako nije moguće povezati gubitak tlaka, ugradite perilicu za gas, čiji se promjer izračunava pomoću softverskih metoda.

Proračun baterije radijatora

Vratimo se planu kuće koja se nalazi iznad. Proračunima je ustanovljeno da će za održavanje toplinske ravnoteže trebati 16 kW energije. U ovoj se kući nalazi 6 prostorija raznih namjena - dnevni boravak, kupaonica, kuhinja, spavaća soba, hodnik, predsoblje.

Na temelju dimenzija konstrukcije možete izračunati volumen V:

V = 6 × 8 × 2,5 = 120 m³

Dalje, trebate pronaći količinu toplinske snage po m³, Da biste to učinili, Q se mora podijeliti s pronađenim volumenom, odnosno:

P = 16000/120 = 133 W po m³

Zatim trebate odrediti koliko je toplinske snage potrebno za jednu sobu. U dijagramu je već izračunato područje svake sobe.

Definirajte glasnoću:

• kupaonica – 4.19×2.5=10.47;
• dnevni boravak – 13.83×2.5=34.58;
• kuhinju – 9.43×2.5=23.58;
• spavaća soba – 10.33×2.5=25.83;
• koridor – 4.10×2.5=10.25;
• hodnik – 5.8×2.5=14.5.

U proračunima također morate uzeti u obzir prostorije u kojima nema grijaćih baterija, na primjer, hodnik.

Hodnik se zagrijava pasivno, toplina će u njega ući zbog cirkulacije toplinskog zraka tijekom kretanja ljudi, kroz vrata itd.

Odredite potrebnu količinu topline za svaku prostoriju, množeći volumen prostorije indikatorom R.

Dobijamo potrebnu snagu:

• za kupaonicu - 10,47 × 133 = 1392 W;
• za dnevnu sobu - 34,58 × 133 = 4599 W;
• za kuhinju - 23,58 × 133 = 3136 W;
• za spavaću sobu - 25,83 × 133 = 3435 W;
• za hodnik - 10,25 × 133 = 1363 W;
• za hodnik - 14,5 × 133 = 1889 W.

Prelazimo na proračun radijacijskih baterija. Koristit ćemo aluminijske radijatore, čija je visina 60 cm, snaga pri temperaturi od 70 je 150 vata.

Izračunavamo potrebni broj baterija radijatora:

• kupaonica – 1392/150=10;
• dnevni boravak – 4599/150=31;
• kuhinju – 3136/150=21;
• spavaća soba – 3435/150=23;
• hodnik – 1889/150=13.

Ukupno potrebno: 10 + 31 + 21 + 23 + 13 = 98 radijatorskih baterija.

Na našoj web stranici nalaze se i drugi članci u kojima smo detaljno ispitali postupak provođenja toplinskog izračuna sustava grijanja, korak po korak izračuna snage radijatora i grijaćih cijevi. A ako vaš sustav pretpostavlja prisutnost toplih podova, tada ćete trebati izvršiti dodatne izračune.

Sva ova pitanja detaljnije su obrađena u našim sljedećim člancima:

• Toplinski proračun sustava grijanja: kako pravilno izračunati opterećenje na sustavu
• Proračun radijatora grijanja: kako izračunati potrebni broj i snagu baterija
• Proračun zapremine cijevi: načela proračuna i pravila izračuna u litrama i kubičnim metrima
• Kako napraviti izračun toplog poda na primjeru vodenog sustava
• Proračun cijevi za podno grijanje: vrste cijevi, metode i korak polaganja + proračun protoka

Zaključci i korisni video na temu

U videu možete vidjeti primjer izračuna grijanja vode, koje se provodi pomoću Valtec programa:

Hidraulički proračuni najbolje se provode pomoću posebnih programa koji jamče visoku točnost izračuna, uzimaju u obzir sve nijanse dizajna.

Specijalizirali ste se za proračun sustava grijanja koji koriste vodu kao rashladno sredstvo i želite naš članak nadopuniti korisnim formulama, dijeliti profesionalne tajne?

Ili se možda želite usredotočiti na dodatne proračune ili ukazati na netočnosti u našim proračunima? Napišite svoje komentare i preporuke u blok ispod članka.