Fűtési rendszer termikus kiszámítása: hogyan lehet helyesen kiszámítani a rendszer terhelését

A fűtési rendszer tervezése és hőszámítása kötelező lépés a ház fűtésének megszervezésében. A számítási tevékenységek fő feladata a kazán és a hűtőrendszer optimális paramétereinek meghatározása.

Egyetértek, első pillantásra úgy tűnhet, hogy csak egy mérnök végezhet hőmérnöki számítást. De nem minden olyan bonyolult. Ismerve a műveletek algoritmusát, kiderül, hogy önállóan elvégzi a szükséges számításokat.

A cikk részletesen meghatározza a számítási eljárást, és megadja az összes szükséges képletet. A jobb megértés érdekében elkészítettünk egy példát egy magánház hőszigetelésére.

A fűtés hőszámítása: általános sorrend

A fűtési rendszer klasszikus hőszámítása egy összevont műszaki dokumentum, amely tartalmazza a kötelező szakaszos szabványos számítási módszereket.

Mielőtt megvizsgálná a fő paraméterek ezen számításait, el kell döntenie maga a fűtőrendszer koncepciójáról.

A fűtési rendszert a helyiségben történő kényszerellátás és akaratlan hőelvonás jellemzi.

A fűtési rendszer számításának és tervezésének fő feladatai:

• a legmegbízhatóbb módon határozza meg a hőveszteséget;
• meghatározza a hűtőfolyadék mennyiségét és felhasználási feltételeit;
• a lehető legpontosabban válassza ki a termelés, az elmozdulás és a hőátadás elemeit.

Építés közben fűtési rendszerek Először különféle adatokat kell gyűjtenie arról a helyiségről / épületről, ahol a fűtési rendszert használni fogják. A rendszer hőparamétereinek kiszámítása után elemezze a számtani műveletek eredményeit.

A kapott adatok alapján a fűtési rendszer alkotóelemeit kiválasztják a következő vásárlás, telepítés és üzembe helyezés során.

A fűtés többkomponensű rendszer a helyiségben / épületben engedélyezett hőmérsékleti rendszer biztosításához. Ez egy modern ház kommunikációs komplexumának külön része

Figyelemre méltó, hogy a megadott hőszámítási módszer lehetővé teszi nagy mennyiségű mennyiség pontos kiszámítását, amelyek kifejezetten leírják a jövőbeli fűtési rendszert.

A hőszámítás eredményeként a következő információk állnak rendelkezésre:

• hőveszteségek száma, kazánteljesítmény;
• a fűtőtestek száma és típusa minden szobában külön-külön;
• a csővezeték hidraulikus jellemzői;
• térfogat, hűtőfolyadék sebessége, hőszivattyú teljesítménye.

A hőszámítás nem elméleti vázlat, hanem meglehetősen pontos és ésszerű eredmények, amelyeket a gyakorlatban javasolunk a fűtési rendszer alkotóelemeinek kiválasztásakor.

Szobahőmérsékleti előírások

A rendszerparaméterek bármilyen számításának elvégzése előtt legalább meg kell tudni a várt eredmények sorrendjét, valamint rendelkezni kell bizonyos táblázatos mennyiségek standardizált jellemzőivel, amelyeket helyettesíteni kell a képletekben, vagy rájuk kell irányítani.

Az ilyen állandókkal végzett paraméter-számítások segítségével biztos lehet benne, hogy a kívánt dinamikus vagy állandó rendszerparaméter megbízható-e.

Különböző rendeltetésű helyiségekre vonatkoznak referenciaszabványok a lakóépületek és a nem lakóépületek hőmérsékleti viszonyaira. Ezeket a szabványokat az úgynevezett GOST rögzíti

Fűtési rendszereknél a globális paraméterek egyike a helyiség hőmérséklete, amelynek állandónak kell lennie, függetlenül az évszaktól vagy a környezeti feltételektől.

Az egészségügyi előírások és előírások szerint a hőmérséklet különbségeket mutat az év nyári és téli időszakához viszonyítva. A légkondicionáló rendszer felel a helyiség hőmérsékleti viszonyáért a nyári szezonban, kiszámításának elvét részletesen ismerteti ez a cikk.

A téli szobahőmérsékletet azonban a fűtési rendszer biztosítja. Ezért érdekli a hőmérsékleti tartományok és a téli szezon eltéréseinek tűrése.

A legtöbb szabályozó dokumentum a következő hőmérsékleti tartományokat határozza meg, amelyek lehetővé teszik az ember számára, hogy kényelmes legyen a szobában.

Nem lakossági irodákhoz, 100 m-ig²:

• 22-24 ° C - optimális levegő hőmérséklet;
• 1 ° C - megengedett ingadozás.

Irodai típusú helyiségekhez, amelyek területe meghaladja a 100 métert² a hőmérséklet 21-23 ° C. Ipari típusú nem lakáscélú helyiségekben a hőmérsékleti tartományok nagyban különböznek a szoba rendeltetésétől és a megállapított munkavédelmi előírásokatól függően.

A kényelmes szobahőmérséklet minden ember számára „saját”.Valaki szeret nagyon melegben lenni a szobában, valaki kényelmes, ha a szoba hűvös - ez egészen egyedi

Ami a lakóépületeket illeti: lakások, családi házak, birtokok stb., Vannak bizonyos hőmérsékleti tartományok, amelyeket a lakosok kívánságaitól függően beállíthatunk.

És mégis egy apartman és ház egyedi szobáinak rendelkezésére áll:

• 20-22 ° C - lakóépület, beleértve a gyerekszobát, tolerancia ± 2 ° С -
• 19-21 ° C - konyha, WC, tolerancia ± 2 ° C;
• 24-26 ° C - kád, zuhany, medence, tolerancia ± 1 ° C;
• 16-18 ° C - folyosók, folyosók, lépcsőházak, kamrák, tolerancia + 3 ° C

Fontos megjegyezni, hogy még néhány alapvető paraméter befolyásolja a helyiség hőmérsékletét, és amelyekre a fűtési rendszer kiszámításánál figyelmet kell fordítani: páratartalom (40–60%), oxigén és szén-dioxid koncentráció a levegőben (250: 1), légsebesség tömegek (0,13-0,25 m / s) stb.

A ház hőveszteségének kiszámítása

A termodinamika (iskolai fizika) második törvénye szerint nincs energia spontán átadása kevésbé hevített helyről melegebb mini vagy makro tárgyakra. E törvény különleges esete az a vágy, hogy hőmérsékleti egyensúlyt teremtsen két termodinamikai rendszer között.

Például az első rendszer egy -20 ° C hőmérsékletű környezet, a második rendszer + 20 ° C belső hőmérsékletű épület. A fenti törvény szerint ez a két rendszer energiacsere révén igyekszik az egyensúlyt elérni. Ez a második rendszer hőveszteségén és az első hűtésén keresztül történik.

Nyilvánvalóan elmondhatjuk, hogy a környezeti hőmérséklet attól függ, hogy a ház milyen szélességi fokon helyezkedik el. És a hőmérsékleti különbség befolyásolja az épületből származó hőszivárgás mértékét (+)

Hőveszteség alatt a hő (energia) akaratlan kibocsátását értjük egy adott tárgyról (ház, lakás). Egy átlagos lakásnál ez a folyamat nem olyan „észrevehető”, mint egy magánház, mivel a lakás az épület belsejében helyezkedik el, és más apartmanokkal szomszédos.

Egy magánházban a külső falakon, padlón, tetőn, ablakokon és ajtókon keresztül, bizonyos fokig, a hő „elhagyja”.

Ismerve a legveszélyesebb időjárási körülmények közötti hőveszteséget és ezen körülmények jellemzőit, nagy pontossággal kiszámítható a fűtési rendszer teljesítménye.

Tehát az épületből származó hőszivárgás mennyiségét a következő képlettel kell kiszámítani:

Q = Q_emelet+ Q_{a fal}+ Q_{az ablak}+ Q_{a tető}+ Q_{az ajtó}+ ... + Q_énahol

Qi - az épület héjának egységes megjelenéséből adódó hőveszteség.

A képlet minden egyes összetevőjét a következő képlettel számolják:

Q = S * ΔT / Rahol

• Q - hőszivárgás, V;
• S - egy adott típusú szerkezet területe, négyzetméter m;
• AT - a környezeti és a beltéri levegő hőmérséklete közötti különbség, ° C;
• R - egy bizonyos típusú szerkezet hőállósága, m²* ° C / W.

A valódi anyagok hőállóságának értékét ajánlott a kiegészítő táblázatokból kivenni.

Ezen felül a hőállóság a következő arány alkalmazásával érhető el:

R = d / kahol

• R - hőállóság, (m²* K) / W;
• k - az anyag hővezető képessége, W / (m²* K);
• d - ennek az anyagnak a vastagsága, m

A nedves tetőszerkezetű régi házakban a hőszivárgás az épület felső részén, nevezetesen a tetőn és a tetőtérben történik. Rendezvények szervezése mennyezeti szigetelés vagy tetőtéri tetőszigetelés oldja meg ezt a problémát.

Szigetelve a tetőtéri teret és a tetőt, akkor a ház teljes hővesztesége jelentősen csökkenthető

A házban még többféle hőveszteség létezik a szerkezetek, a szellőztető rendszer, a páraelszívó, az ablakok és ajtók nyitása által okozott repedések miatt. De számukra nincs értelme figyelembe venni mennyiségüket, mivel ezek nem képezik a fő hőszivárgások teljes számának legfeljebb 5% -át.

A kazán teljesítményének meghatározása

A környezet és a ház hőmérséklete közötti hőmérséklet-különbség fenntartásához független fűtési rendszerre van szükség, amely fenntartja a kívánt hőmérsékletet egy magánház minden szobájában.

A fűtési rendszer alapjai eltérőek típusú kazánok: folyékony vagy szilárd tüzelőanyag, elektromos vagy gáz.

A kazán a fűtési rendszer központi része, amely hőt termel. A kazán fő jellemzője a teljesítménye, nevezetesen, az átváltási arány a hőmennyiség egységenként.

A fűtés hőterhelésének kiszámítása után megkapjuk a szükséges névleges kazánteljesítményt.

Egy rendes többszobás apartman esetében a kazán teljesítményét a terület és a fajlagos teljesítmény alapján kell kiszámítani:

P_kazán= (S_szoba* P_fajlagos)/10ahol

• S_szoba - a fűtött szoba teljes területe;
• P_udellnaya - fajlagos teljesítmény az éghajlati viszonyokhoz viszonyítva.

De ez a képlet nem veszi figyelembe a hőveszteséget, amely elegendő egy magánházban.

Van egy másik kapcsolat, amely figyelembe veszi ezt a paramétert:

P_kazán= (Q_veszteség* S) / 100ahol

• P_kazán - kazánteljesítmény;
• Q_veszteség - hőveszteség;
• S - fűtött terület.

A kazán névleges teljesítményét növelni kell. Tartalékra van szükség, ha a fürdőszoba és a konyha vízmelegítésére tervezik kazánt.

A magánházak legtöbb fűtési rendszerében ajánlott olyan tágulási tartályt használni, amelyben a hűtőfolyadék ellátása tárolódik. Minden magánháznak melegvízre van szüksége

Annak érdekében, hogy a kazán teljesítménytartalékát az utolsó képletben feltüntessük, hozzá kell adni a K biztonsági tényezőt:

P_kazán= (Q_veszteség* S * K) / 100ahol

K - 1,25, azaz a kazán tervezési kapacitása 25% -kal növekszik.

Így a kazán kapacitása lehetőséget nyújt az épület helyiségeiben a normál léghőmérséklet fenntartására, valamint a kezdeti és a kiegészítő melegvíz mennyiségére a házban.

A radiátorok választéka

A helyiség hőszolgáltatásának alapvető elemei a radiátorok, panelek, padlófűtés, konvektorok stb. A fűtési rendszer leggyakoribb elemei a radiátorok.

A hőhűtő egy speciális, üreges kivitelű, moduláris típusú, ötvözetből, nagy hőelvezetéssel. Acélból, alumíniumból, öntöttvasból, kerámiaból és más ötvözetekből készül. A fűtőhűtő működésének elvét a hűtőközegből a „szirmokon” keresztül a helyiségbe jutó energiakibocsátásra csökkentik.

Az alumínium és a bimetál fűtőtest kicseréli a hatalmas öntöttvas elemeket. A könnyű gyártás, a magas hőelvezetés, a sikeres kivitelezés és a formatervezés miatt a termék népszerű és széles körben elterjedt eszköz a hő sugárzásához egy szobában.

Számos technika létezik fűtés radiátorok kiszámítása a szobában. A módszerek következő listája a pontosság növelése érdekében van rendezve.

Számítási lehetőségek:

1. Terület szerint. N = (S * 100) / C, ahol N a szekciók száma, S a helyiség területe (m²), C - hőátadás a radiátor egyik részéből (W, az útlevélből vagy a termék tanúsítványából származik), 100 W - az 1 m fűtéshez szükséges hőmennyiség² (empirikus érték). Felmerül a kérdés: hogyan lehet figyelembe venni a szoba mennyezetének magasságát?
2. Térfogat szerint. N = (S * H ​​* 41) / C, ahol N, S, C hasonló. N - szobamagasság, 41 W - az 1 m hevítéshez szükséges hőmennyiség³ (empirikus érték).
3. Az együtthatók szerint. N = (100 * S * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C, ahol N, S, C és 100 hasonlóak. k1 - figyelembe véve a kamerák számát a szoba ablakai kettős üvegezésű ablakában, k2 - a falak hőszigetelése, k3 - az ablakok és a szoba területének aránya, k4 - az átlagos mínusz hőmérséklet a téli leghidegebb hetében, k5 - a szoba külső falainak száma (amelyek az utcára „mennek ki”), k6 - helyiség típusa felül, k7 - mennyezet magassága.

Ez a legpontosabb lehetőség a szakaszok számának kiszámításához. A számítások frakcionált eredményeit természetesen mindig a következő egész számra kerekítik.

A vízellátás hidraulikus kiszámítása

Természetesen a fűtéshez szükséges hő kiszámításának „képe” nem lehet teljes anélkül, hogy kiszámolnánk az olyan jellemzőket, mint a hűtőfolyadék térfogata és sebessége.A legtöbb esetben a hűtőfolyadék normál víz folyékony vagy gáznemű aggregációban.

A hűtőfolyadék tényleges térfogatát javasoljuk úgy, hogy a fűtőrendszer összes üregét összeadja. Egyáramú kazán használata esetén ez a legjobb megoldás. Ha kettős körű kazánokat használ a fűtési rendszerben, figyelembe kell venni a melegvíz költségeit higiéniai és egyéb háztartási célokra

A kettős körű kazánnal felmelegített vízmennyiség kiszámításához a lakók számára melegvíz biztosítása és a hűtőfolyadék melegítése történik a fűtőkör belső térfogatának és a melegített vízben lévő felhasználók tényleges igényeinek összegzésével.

A melegvíz mennyiségét a fűtési rendszerben a következő képlettel lehet kiszámítani:

W = k * Pahol

• W - hőhordozó térfogata;
• P - a fűtőkazán teljesítménye;
• k - teljesítménytényező (a teljesítményegységenkénti liter szám 13,5, a tartomány 10-15 liter).

Ennek eredményeként a végső képlet így néz ki:

W = 13,5 * P

A hűtőfolyadék sebessége a fűtési rendszer végső dinamikus értékelése, amely jellemzi a folyadék keringési sebességét a rendszerben.

Ez az érték segít felmérni a csővezeték típusát és átmérőjét:

V = (0,86 * P * μ) / ΔTahol

• P - kazánteljesítmény;
• μ - a kazán hatékonysága;
• AT - a szolgáltatott víz és a visszatérő víz hőmérsékleti különbsége.

A fenti módszerek használata hidraulikus számítás, valós paramétereket lehet beszerezni, amelyek a jövő fűtési rendszerének „alapjai”.

Termikus számítási példa

A hőszámítás példája egy rendes 1 szintes ház, négy nappalival, konyhával, fürdőszobával, „télikerttel” és háztartási szobákkal.

Az alap monolit vasbeton födémből (20 cm), a külső falak betonból (25 cm) vakolatokkal vannak ellátva, a tető fagerendákkal borítva, a tető fémcsempe és ásványgyapot (10 cm).

Jelölje meg a ház kezdeti paramétereit, amelyek a számításokhoz szükségesek.

Az épület méretei:

• padlómagasság - 3 m;
• egy kis ablakot az épület elöl és hátul 1470 * 1420 mm;
• a homlokzat nagy ablaka 2080 * 1420 mm;
• bejárati ajtók 2000 * 900 mm;
• hátsó ajtók (kijárat a teraszra) 2000 * 1400 (700 + 700) mm.

Az épület teljes szélessége 9,5 m², hossza 16 m². Csak a nappali (4 db.), A fürdőszoba és a konyha fűthető.

A falak hőveszteségének pontos kiszámításához a külső falak területéről ki kell vonni az összes ablak és ajtó területét - ez egy teljesen más típusú anyag hőállósággal

Először a homogén anyagok területének kiszámításával kezdjük:

• alapterület - 152 m²;
• tetőterület - 180 m² , figyelembe véve a tetőtér magasságát 1,3 m és a futás szélességét - 4 m;
• ablak területe - 3 * 1,47 * 1,42 + 2,08 * 1,42 = 9,22 m²;
• ajtó területe - 2 * 0,9 + 2 * 2 * 1,4 = 7,4 m².

A külső falak területe 51 * 3-9,22-7,4 = 136,38 m².

Folytatjuk az egyes anyagok hőveszteségének kiszámítását:

• Q_emelet= S * ΔT * k / d = 152 * 20 * 0,2 / 1,7 = 357,65 W;
• Q_{a tető}= 180 * 40 * 0,1 / 0,05 = 14400 W;
• Q_{az ablak}= 9,22 * 40 * 0,36 / 0,5 = 265,54 W;
• Q_{az ajtó}= 7,4 * 40 * 0,15 / 0,75 = 59,2 W;

Csakúgy, mint Q_{a fal} ekvivalens 136,38 * 40 * 0,25 / 0,3 = 4546 értékkel. Az összes hőveszteség összege 19628,4 watt lesz.

Ennek eredményeként kiszámoljuk a kazán teljesítményét: P_kazán= Q_veszteség* 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.

Kiszámoljuk a radiátorok szekcióinak számát az egyik szoba számára. Minden más esetében a számítások hasonlóak. Például a sarokhelyiség (a diagram bal alsó sarka) 10,4 m2.

Ezért 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.

Ehhez a szobahez 9 szakasz fűtőtestre van szükség, 180 W hőátadással.

A rendszer hűtőfolyadékának számításához fordulunk elő - W = 13,5 * P = 13,5 * 21 = 283,5 liter. Ezért a hűtőfolyadék sebessége: V = (0,86 * P * μ) / ∆T = (0,86 * 21000 * 0,9) / 20=812.7 l.

Ennek eredményeként a rendszerben a teljes hűtőfolyadék teljes fordulata 2,87-szer ekvivalens egy órán belül.

A termikus számításról szóló cikkek segítenek meghatározni a fűtési rendszer elemeinek pontos paramétereit:

1. Magánház fűtési rendszerének kiszámítása: a számítás szabályai és példái
2. Egy épület hőtechnikai számítása: a számítás elvégzéséhez szükséges specifikumok és képletek + gyakorlati példák

Következtetések és hasznos videó a témáról

A magánház fűtési rendszerének egyszerű számítását a következő áttekintés tartalmazza:

Az alábbiakban bemutatjuk az épület finomságait és az épület hőveszteségének kiszámításához általánosan elfogadott módszereket:

Egy másik lehetőség a hőszivárgás kiszámítására egy tipikus magánházban:

Ez a videó a ház melegítéséhez használt energiahordozó keringésének jellemzőiről szól:

A fűtési rendszer hőszámítása egyedi jellegű, helyesen és pontosan kell elvégezni. Minél pontosabb lesz a számítás, annál kevesebbnek kell fizetnie a vidéki ház tulajdonosát működés közben.

Van tapasztalata a fűtési rendszer hőszámításának elvégzésében? Vagy kérdése van a témával kapcsolatban? Kérjük, ossza meg véleményét és hagyjon megjegyzéseket. A visszacsatolás blokk alább található.