A vízmelegítés kiszámítása: képletek, szabályok, kivitelezési példák

A víz hűtőközegként történő használata a fűtési rendszerekben az egyik legnépszerűbb lehetőség a ház hőszigetelésére a hideg évszakban. Csak a rendszer megfelelő megtervezését és telepítésének befejezését kell tennie. Ellenkező esetben a fűtés nem lesz hatékony magas üzemanyagköltségek mellett, ami a mai energiaáraknál rendkívül érdektelen.

A vízmelegítés (a továbbiakban: CBO) független kiszámítása lehetetlen speciális programok használata nélkül, mivel a számítások összetett kifejezéseket használnak, amelyek értékeit nem lehet meghatározni egy hagyományos számológéppel. Ebben a cikkben részletesen elemezzük a számítások elvégzésének algoritmusát, megadjuk az alkalmazható képleteket, figyelembe véve a számítások menetét egy adott példa alapján.

A kiegészített anyagot táblázatokkal egészítik ki a számításokhoz szükséges értékekkel és referencia-mutatókkal, tematikus fotókkal és egy videóval, amelyben egyértelmű példa látható a program használatával történő számításra.

A ház hőmérlegének kiszámítása

A fűtőberendezés bevezetéséhez, ahol a víz keringő anyagként működik, először pontosítani kell hidraulikus számítások.

Bármilyen típusú fűtési rendszer kifejlesztésekor, megvalósításakor meg kell ismerni a hőmérleget (a továbbiakban - TB). Ismerve a helyiség hőmérsékletének fenntartására szolgáló hőteljesítményt, kiválaszthatja a megfelelő berendezést, és helyesen oszthatja el terhelését.

Télen a szoba bizonyos hőveszteségeket szenved (a továbbiakban: TP). Az energia nagy része a záróelemeken és a szellőzőnyílásokon megy keresztül. Jelentéktelen kiadások a beszivárgáshoz, a tárgyak melegítéséhez stb.

A TP azon rétegektől függ, amelyekből a körülvevő szerkezetek állnak (a továbbiakban - OK). A modern építőanyagok, különösen a szigetelés alacsony hővezetési tényező (a továbbiakban: CT), amelynek eredményeként kevesebb hő halad át rajtuk. Ugyanazon területű, de eltérő szerkezetű házak esetében a hőköltségek különböznek.

A TP meghatározása mellett fontos az otthoni TB kiszámítása. A mutató nemcsak a helyiségből távozó energiamennyiséget, hanem a ház bizonyos fokú méréseinek fenntartásához szükséges energiamennyiséget is figyelembe veszi.

A legpontosabb eredményeket az építőknek tervezett speciális programok biztosítják. Nekik köszönhetően több TP-t befolyásoló tényezőt is figyelembe lehet venni.

A legnagyobb hőmennyiség a falakon, a padlón, a tetőn keresztül hagyja el a helyiséget, a legkevesebb - az ajtókon, az ablakon keresztül

Nagy pontossággal kiszámíthatja a ház TP-jét a képletek segítségével.

A ház teljes hőfogyasztását az alábbi egyenlettel kell kiszámítani:

Q = Q_rendben + Q_v,

ahol Q_rendben - a helyiségből az OK-n keresztül távozó hőmennyiség; Q_v - termikus szellőztetés költségei.

A szellőzésből származó veszteségeket akkor veszik figyelembe, ha a helyiségbe belépő levegő hőmérséklete alacsonyabb.

A számítások általában az OK-t veszik figyelembe, az utca egyik oldalára lépve. Ezek külső falak, padló, tető, ajtók és ablakok.

TP Q általános_rendben egyenlő az egyes OK-k TP összegével, azaz:

Q_rendben = ∑Q_st + ∑Q_OKN + ∑Q_dv + ∑Q_PTL + ∑Q_pl,

ahol:

• Q_st - a TP falak értéke;
• Q_OKN - TP ablakok;
• Q_dv - TP ajtók;
  
• Q_PTL - TP felső határ;
  
• Q_pl - TP padló.

Ha a padló vagy a mennyezet szerkezete a teljes területen egyenlőtlen, akkor a TP-t minden helyszínre külön kell kiszámítani.

A hőveszteség kiszámítása az OK segítségével

A számításokhoz a következő információkra van szükség:

• falszerkezet, a felhasznált anyagok, vastagságuk, CT;
• a külső hőmérséklet egy rendkívül hideg ötnapos télen a városban;
• OK terület;
• tájolás rendben;
• Ajánlott otthoni hőmérséklet télen.

A TP kiszámításához meg kell határoznia a teljes R ellenállást_ca.. Ehhez derítse ki az R hőellenállást₁, R₂, R₃, ..., R_n minden réteg rendben van.

R együttható_n a képlet szerint számítva:

Rn = B / k,

A képletben: B - a rétegvastagság rendben van mm-ben, k - Az egyes rétegek CT-je.

Az R teljes értékét a következő kifejezéssel lehet meghatározni:

R = ∑R_n

Az ajtók és ablakok gyártói általában az R együtthatót jelölik a termék útlevélében, tehát nem kell külön kiszámítani.

Az ablakok hőállóságát nem lehet kiszámítani, mivel a műszaki adatok már tartalmazzák a szükséges információkat, ami egyszerűsíti a TP kiszámítását

A TP számításának általános képlete az OK-n keresztül a következő:

Q_rendben = ∑S × (t_VNT - t_nar) × R × l,

A kifejezésben:

• S - a terület rendben, m²;
• t_VNT - kívánt szobahőmérséklet;
• t_nar - kültéri levegő hőmérséklete;
• R - ellenállási együttható, külön számítva vagy a termék útlevéléből levonva;
• l - finomítási együttható, figyelembe véve a falak tájolását a kardinális pontokhoz viszonyítva.

A TB számítása lehetővé teszi a szükséges kapacitású berendezés kiválasztását, amely kiküszöböli a hőhiány vagy annak feleslegének valószínűségét. A hőenergia hiányát a szellőztetésen keresztüli légáram növelése, a felesleg növelését kiegészítő fűtőberendezések beépítése kompenzálja.

Termikus szellőztetés költségei

A szellőzés TP kiszámításának általános képlete a következő:

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

A változók a következő jelentéssel bírnak egy kifejezésben:

• L_n - bejövő légi költségek;
• p_VNT - a levegő sűrűsége a helyiség bizonyos hőmérsékletein;
• c - a levegő hőkapacitása;
• t_VNT - a ház hőmérséklete;
• t_nar - kültéri levegő hőmérséklete.

Ha szellőztetés van beépítve az épületbe, akkor az L paraméter_n az eszköz műszaki jellemzői alapján. Ha nincs szellőzés, akkor a fajlagos levegőcsere standard mértéke 3 m³ óránként.

Ennek alapján L_n a képlet szerint számítva:

L_n = 3 × S_pl,

Kifejezésként S_pl - alapterület.

Az összes hőveszteség 2% -át beszivárgás, 18% -át szellőzés okozza. Ha a helyiség szellőzőrendszerrel van felszerelve, akkor a számítások során figyelembe veszik a szellőzésen keresztüli TP-t, és a beszivárgást

Ezután számolja ki a levegő sűrűségét p_VNT adott hőmérsékleten t_VNT.

Ezt a következő képlettel teheti meg:

p_VNT = 353 / (273 + t_VNT),

Fajlagos hőkapacitás c = 1.0005.

Ha a szellőzés vagy a beszivárgás nem szerveződött, repedések vagy lyukak vannak a falakban, akkor a TP-k számítását a lyukakon keresztül speciális programokra kell bízni.

Másik cikkünkben részleteset adtunk példa a hőtechnikai számításra épületek konkrét példákkal és képletekkel.

Hőmérleg-számítási példa

Vegyünk egy 2,5 m magas, 6 m széles és 8 m hosszú házat, amely a Szahalini régió Okha városában található, ahol a hőmérő hőmérője -29 fokra esik egy rendkívül hideg 5 napos időszak alatt.

A mérés eredményeként a talaj hőmérsékletét +5-re állították. A szerkezet belsejében javasolt hőmérséklet +21 fok.

A legkényelmesebb papírra rajzolni a ház diagramját, amely nemcsak az épület hosszát, szélességét és magasságát jelzi, hanem a bíboros pontokhoz viszonyított tájolást, valamint az ablakok és ajtók helyét, méreteit

A szóban forgó ház falai a következőkből állnak:

• téglafal, vastagsága B = 0,51 m, CT k = 0,64;
• ásványgyapot B = 0,05 m, k = 0,05;
• Burkolatok B = 0,09 m, k = 0,26.

A k meghatározásakor jobb a gyártó weboldalán bemutatott táblázatok felhasználása, vagy az információ megtalálása a termék műszaki útlevélében.

A hővezetési képesség ismeretében a hőszigetelés szempontjából meg lehet választani a leghatékonyabb anyagokat. A fenti táblázat alapján az építés során a legelőnyösebb ásványgyapot táblákat és habosított polisztirolt használni

A padló a következő rétegekből áll:

• OSB-lemezek B = 0,1 m, k = 0,13;
• ásványgyapot B = 0,05 m, k = 0,047;
• cement esztrich B = 0,05 m, k = 0,58;
• polisztirol hab B = 0,06 m, k = 0,043.

A házban nincs alagsor, és a padló a teljes területen azonos szerkezetű.

A mennyezet rétegekből áll:

• gipszkarton lemezek B = 0,025 m, k = 0,21;
• szigetelés B = 0,05 m, k = 0,14;
• tetőfedő B = 0,05 m, k = 0,043.

A háznak csak 6 duplakamrás ablaka van, I-üveggel és argonnal. A termékek műszaki útlevéléből ismert, hogy R = 0,7. A Windows mérete 1,1x1,4 m.

Az ajtók mérete 1x2,2 m, jelzőfény R = 0,36.

1. lépés - a fal hőveszteségének kiszámítása

Az egész terület falai három rétegből állnak. Először kiszámoljuk azok teljes hőállóságát.

Miért érdemes használni a következő képletet:

R = ∑R_n,

és kifejezés:

R_n = B / k

A kezdeti információk alapján:

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

Miután megtanultuk R-t, megkezdhetjük az északi, déli, keleti és nyugati falak TP-jének kiszámítását.

A kiegészítő tényezők figyelembe veszik a falak elhelyezésének sajátosságait a bíboros pontokhoz viszonyítva. Általában „szélrózsa” alakul ki az északi részben hideg időben, ennek eredményeként ezen az oldalon a TP magasabb lesz, mint a másik oldalon

Kiszámoljuk az északi fal területét:

S_sev.sten = 8 × 2.5 = 20

Ezután helyettesíti a képletet Q_rendben = ∑S × (t_VNT - t_nar) × R × l és figyelembe véve, hogy l = 1,1, akkor kapjuk:

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

Déli falterület S_yuch.st = S_sev.st = 20.

A falban nincs beépített ablak vagy ajtó, ezért az l = 1 együtthatót figyelembe véve a következő TP-t kapjuk:

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

A nyugati és a keleti falaknál az l = 1,05 együtthatót kell megadni. Ezért megtalálhatja ezen falak teljes területét, azaz:

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

6 ablak és egy ajtó van beépítve a falakba. Kiszámoljuk az ablakok és az S ajtók teljes területét:

S_OKN = 1.1 × 1.4 × 6 = 9.24

S_dv = 1 × 2.2 = 2.2

Az S falak meghatározása az S ablakok és ajtók kivételével:

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

Kiszámítjuk a keleti és a nyugati falak teljes TP-jét:

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

Az eredmények kézhezvétele után kiszámoljuk a falakon átmenő hőmennyiséget:

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

A falak teljes TP-je 6 kW.

2. lépés - a TP ablakok és ajtók kiszámítása

Az ablakok a keleti és a nyugati falon helyezkednek el, ezért az l = 1,05 együttható kiszámításakor. Ismeretes, hogy az összes szerkezet szerkezete azonos és R = 0,7.

A fenti terület értékeit felhasználva:

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

Tudva, hogy az R = 0,36 és S = 2,2 ajtókhoz meghatározzuk TP értéküket:

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

Ennek eredményeként 340 W hő megy ki az ablakon, és 42 W az ajtókon keresztül.

3. lépés - a padló és a mennyezet TP-jének meghatározása

Nyilvánvaló, hogy a mennyezet és a padló területe azonos lesz, és az alábbiak szerint számítják:

S_pol = S_PTL = 6 × 8 = 48

Kiszámoljuk a padló teljes hőállóságát, figyelembe véve annak szerkezetét.

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

Tudva, hogy a talaj hőmérséklete t_nar= + 5 és figyelembe véve az l = 1 együtthatót, kiszámoljuk a Q padlót:

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

Kerekítve azt kapjuk, hogy a padló hővesztesége körülbelül 3 kW.

A TP számításánál figyelembe kell venni azokat a rétegeket, amelyek befolyásolják a hőszigetelést, például beton, táblák, téglafal, melegítők stb.

Határozzuk meg a mennyezet hőállóságát R_PTL és annak 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

Ebből következik, hogy csaknem 6 kW távozik a mennyezeten és a padlón.

4. lépés - kiszámítja a szellőzés TP-jét

A beltéri szellőztetést a következő képlettel kell kiszámítani:

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

A műszaki jellemzők alapján a fajlagos hőátadás 3 köbméter óránként, azaz:

L_n = 3 × 48 = 144.

A sűrűség kiszámításához a következő képletet használjuk:

p_VNT = 353 / (273 + t_VNT).

A számított szobahőmérséklet +21 fok.

A TP szellőztetését nem számítják ki, ha a rendszer légmelegítő berendezéssel van felszerelve

Az ismert értékek helyettesítésével az alábbiakat kapjuk:

p_VNT = 353/(273+21) = 1.2

Kicseréljük a fenti képletben kapott értékeket:

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

Tekintettel a szellőzés TP-jére, az épület teljes Q értéke:

Q = 7000 + 6000 + 3000 = 16000.

KW-ra átváltva a teljes hőveszteség 16 kW.

A CBO kiszámításának jellemzői

Miután megtalálta a TP mutatót, folynak a hidraulikus számításon (a továbbiakban - GR).

Ennek alapján információkat szereznek a következő mutatókról:

• a csövek optimális átmérője, amely a nyomás csökkenésekor képes átjutni egy adott mennyiségű hűtőfolyadékra;
• hűtőfolyadék áramlása egy bizonyos területen;
• vízsebesség;
• ellenállási érték.

A számítás megkezdése előtt a számítások egyszerűsítése érdekében ábrázolják a rendszer térbeli diagramját, amelyen az összes elem párhuzamosan van elrendezve.

Az ábra egy felső vezetékkel ellátott fűtési rendszert mutat, a hűtőfolyadék mozgása zsákutca

Fontolja meg a vízmelegítés számításának fő szakaszát.

A fő cirkulációs gyűrű GR

A GR számítási módszertana azon a feltevésen alapul, hogy minden emelkedőn és ágon a hőmérsékleti különbségek azonosak.

A számítási algoritmus a következő:

1. A bemutatott ábrán, figyelembe véve a hőveszteséget, hőterheléseket kell alkalmazni a fűtőberendezésekre, a emelvényekre.
2. A séma alapján válassza ki a fő cirkulációs gyűrűt (a továbbiakban - HCC). Ennek a gyűrűnek a sajátossága az, hogy benne a gyűrű hosszirányú cirkulációs nyomása veszi a legkevesebb értéket.
3. A HCC szakaszokra oszlik, állandó hőfogyasztással. Minden egyes szakasznál tüntesse fel a számot, a hőterhelést, az átmérőt és a hosszúságot.

A függőleges egycsöves rendszerben a gyűrűt, amelyen a legtöbb terhelésű emelkedő áthalad, amikor a víz egy zsákutcában vagy a hálózatról halad át, az Fcc-nek kell tekinteni. Részletesebben beszéltünk a keringető gyűrűk összekapcsolásáról egycsöves rendszerben és a fő kiválasztásáról a következő cikkben. Külön-külön figyelmet fordítottunk a számítások sorrendjére, egyértelműség érdekében egy konkrét példát használva.

Kétcsöves típusú függőleges rendszerekben az fcc áthalad az alsó fűtőkészüléken, amelynek maximális terhelése van a zsákutca vagy a hozzá kapcsolódó vízmozgás során

Egycsöves típusú vízszintes rendszerben az fcc-nek a legalacsonyabb keringési nyomással és a gyűrűhossz-egységgel kell rendelkeznie. Rendszerekhez természetes keringés A helyzet hasonló.

Egycsöves típusú függőleges rendszerű GR emelvényeknél az átfolyó, áramlásszabályozható emelőket, amelyek összetételében egységes csomópontok vannak, egyetlen áramkörnek tekintik. Záró szakaszokkal ellátott emeleteket elválasztják, figyelembe véve a víz eloszlását az egyes műszercsomók csővezetékében.

Az adott telephely vízfogyasztását a következő képlettel kell kiszámítani:

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

A kifejezésben az ábécé karakterek a következő jelentéssel bírnak:

• Q_kont - az áramkör hőterhelése;
• β_1, β₂ - további táblázatos együtthatók, figyelembe véve a helyiség hőátadását;
• c - a víz hőkapacitása 4,187;
• t_r - a víz hőmérséklete a vezetékben;
• t₀ - a víz hőmérséklete a visszatérő vezetékben.

A víz átmérőjének és mennyiségének meghatározása után meg kell ismerni a mozgásának sebességét és az R ellenállás értékét. Az összes számítást legkényelmesebben speciális programok segítségével kell elvégezni.

A szekunder cirkulációs gyűrű GH

A főgyűrű GR-je után meghatározzuk a nyomást a legközelebbi emelkedőin keresztül kialakított keringtető gyűrűben, figyelembe véve azt, hogy a nyomásveszteség holtpont esetén legfeljebb 15% -kal, az áthaladónál pedig legfeljebb 5% -kal lehet különbség.

Ha a nyomásveszteséget nem lehet összekapcsolni, telepítsen egy fojtószelepet, amelynek átmérőjét szoftver módszerekkel kell kiszámítani.

A hűtőelemek számítása

Térjünk vissza a fenti ház tervéhez. Számítások alapján úgy találták, hogy 16 kW energiára van szükség a hőegyensúly fenntartásához. Ebben a házban 6 különféle célra szolgáló helyiség található - egy nappali, egy fürdőszoba, egy konyha, egy hálószoba, egy folyosó, egy előszoba.

A szerkezet méretei alapján kiszámíthatja a V térfogatot:

V = 6 × 8 × 2,5 = 120 m³

Ezután meg kell találnia a hőteljesítmény mennyiségét m-enként³. Ehhez a Q-t el kell osztani a talált kötettel, azaz:

P = 16000/120 = 133 W / m³

Ezután meg kell határoznia, hogy mekkora hőenergia szükséges egy szobához. Az ábrán az egyes helyiségek területe már kiszámításra került.

Határozza meg a kötet:

• egy fürdőszoba – 4.19×2.5=10.47;
• nappali – 13.83×2.5=34.58;
• a konyha – 9.43×2.5=23.58;
• a hálószoba – 10.33×2.5=25.83;
• folyosó – 4.10×2.5=10.25;
• bejárat – 5.8×2.5=14.5.

A számítások során figyelembe kell venni azokat a szobákat is, amelyekben nincs fűtőelem, például egy folyosót.

A folyosót passzív módon fűtik, hő kerül be a hőlevegő áramlásának köszönhetően az emberek mozgása során, az ajtókon keresztül stb.

Határozza meg az egyes helyiségek számára szükséges hőmennyiséget, szorozva a szoba térfogatát az R mutatóval.

Megkapjuk a szükséges energiát:

• a fürdőszobához - 10,47 × 133 = 1392 W;
• a nappaliba - 34,58 × 133 = 4599 W;
• a konyhához - 23,58 × 133 = 3136 W;
• a hálószobához - 25,83 × 133 = 3435 W;
• a folyosóra - 10,25 × 133 = 1363 W;
• a folyosón - 14,5 × 133 = 1889 W

Folytatjuk a hűtőelemek számítását. Olyan alumínium radiátorokat fogunk használni, amelyek magassága 60 cm, teljesítmény 70 ° C hőmérsékleten 150 watt.

Kiszámítjuk a szükséges hűtőelemeket:

• egy fürdőszoba – 1392/150=10;
• nappali – 4599/150=31;
• a konyha – 3136/150=21;
• a hálószoba – 3435/150=23;
• bejárat – 1889/150=13.

Összesen szükséges: 10 + 31 + 21 + 23 + 13 = 98 radiátor elem.

Webhelyünkön vannak más cikkek is, amelyekben részletesen megvizsgáltuk a fűtési rendszer hőszámításának elvégzését, a radiátorok és a fűtőcsövek teljesítményének lépésről lépésre történő kiszámítását. És ha a rendszer feltételezi, hogy meleg padló van jelen, akkor további számításokat kell végeznie.

Mindezeket a kérdéseket részletesebben tárgyaljuk következő cikkeinkben:

• Fűtési rendszer termikus kiszámítása: hogyan lehet helyesen kiszámítani a rendszer terhelését
• A fűtőtestek kiszámítása: hogyan kell kiszámítani az akkumulátorok szükséges számát és teljesítményét
• Csőmennyiség számítása: számítási alapelvek és számítási szabályok literben és köbméterben
• Hogyan lehet kiszámítani a meleg padlót egy vízrendszer példájával?
• Padlófűtéshez használt csövek kiszámítása: csövek típusai, beépítési módjai és lépése + az áramlás kiszámítása

Következtetések és hasznos videó a témáról

A videóban látható egy példa a vízmelegítés kiszámítására, amelyet a Valtec program végez:

A hidraulikus számításokat leginkább olyan speciális programok segítségével lehet elvégezni, amelyek garantálják a számítások nagy pontosságát, figyelembe véve a tervezés minden árnyalatait.

Szakterülete a fűtési rendszerek vízben hűtőközegként történő kiszámítása, és szeretné kiegészíteni cikkünket hasznos képletekkel, megoszthatja szakmai titkait?

Vagy talán további számításokra szeretne összpontosítani, vagy rámutatna pontatlanságra számításaiban? Kérjük, írja meg észrevételeit és ajánlásait a cikk alatti blokkba.