חישוב חימום מים: נוסחאות, כללים, דוגמאות ליישום
השימוש במים כנוזל קירור במערכת חימום הוא אחת האפשרויות הפופולריות ביותר לספק לביתכם חום בעונה הקרה. אתה צריך רק לתכנן כראוי ואז להשלים את התקנת המערכת. אחרת, החימום לא יהיה יעיל בעלויות דלק גבוהות, מה שאתה רואה, לא מעניין במיוחד במחירי האנרגיה של היום.
אי אפשר לחשב באופן עצמאי חימום מים (להלן CBO) מבלי להשתמש בתוכנות ייעודיות, מכיוון שהחישובים משתמשים בביטויים מורכבים שלא ניתן לקבוע את ערכיהם באמצעות מחשבון קונבנציונאלי. במאמר זה ננתח בפירוט את האלגוריתם לביצוע חישובים, ניתן את הנוסחאות החלות, תוך התחשבות במהלך החישובים בעזרת דוגמה ספציפית.
החומר המשלים יתווסף לטבלאות עם ערכים ומדדי עזר הנחוצים במהלך החישובים, תמונות נושאיות וסרטון וידאו בו מוצגת דוגמה ברורה לחישוב באמצעות התוכנית.
תוכן המאמר:
חישוב מאזן החום של הדיור
לצורך הצגת מתקן חימום, בו מים משמשים כחומר זורם, יש צורך קודם לדייק חישובים הידראוליים.
בעת פיתוח, הטמעה של כל סוג של מערכת חימום, יש לדעת את מאזן החום (להלן - TB). בידיעת הכוח התרמי לשמירה על הטמפרטורה בחדר, אתה יכול לבחור את הציוד הנכון ולהפיץ נכון את העומס שלו.
בחורף, החדר סובל מאובדי חום מסוימים (להלן - TP). עיקר האנרגיה עוברת דרך האלמנטים הסגורים ופתחי האוורור. הוצאות לא משמעותיות הן עבור הסתננות, חימום של חפצים וכו '.
TP תלויים בשכבות שמהם מורכבים המבנים הסוגרים (להלן - אישור). חומרי בניין מודרניים, במיוחד בידוד, הם בעלי נמוך מקדם מוליכות תרמית (להלן CT), שבגללה גורש פחות חום דרכם. עבור בתים באותו אזור, אך עם מבנה בסדר אחר, עלויות החום יהיו שונות.
בנוסף לקביעת TP, חשוב לחשב את השחפת של בית. המחוון מביא בחשבון לא רק את כמות האנרגיה היוצאת מהחדר, אלא גם את כמות הכוח הנחוצה לשמירה על מידות מידה מסוימות בבית.
התוצאות המדויקות ביותר ניתנות על ידי תוכניות ייעודיות המיועדות לבונים. בזכותם ניתן לקחת בחשבון גורמים נוספים המשפיעים על TP.
ברמת דיוק גבוהה, אתה יכול לחשב את ה- TP של הבית באמצעות נוסחאות.
צריכת החום הכוללת של הבית מחושבת על ידי המשוואה:
ש = שבסדר + שv,
איפה שבסדר - כמות החום היוצאת מהחדר דרך אישור; שv - עלויות אוורור תרמי.
הפסדים דרך אוורור נלקחים בחשבון אם האוויר שנכנס לחדר טמפרטורה נמוכה יותר.
החישובים בדרך כלל לוקחים בחשבון אישור, כניסה לצד אחד של הרחוב. מדובר בקירות חיצוניים, רצפה, גג, דלתות וחלונות.
כללי TP Qבסדר שווה לסכום ה- TP של כל אישור, כלומר:
שבסדר = ∑Qרח ' + ∑Qokn + ∑Qdv + ∑Qptl + ∑Qpl,
איפה:
- שרח ' - הערך של קירות TP;
- שokn - חלונות TP;
- שdv - דלתות TP;
- שptl - תקרת TP;
- שpl - רצפת TP.
אם לרצפה או לתקרה יש מבנה לא שוויוני על פני כל השטח, אז מחושב ה- TP עבור כל אתר בנפרד.
חישוב אובדן החום דרך אישור
לחישובים, המידע הבא נדרש:
- מבנה קיר, חומרים המשמשים, עובי שלהם, CT;
- הטמפרטורה החיצונית בחורף קר ביותר של חמישה ימים בעיר;
- אזור בסדר;
- התמצאות בסדר;
- טמפרטורה ביתית מומלצת בחורף.
כדי לחשב את ה- TP, עליכם למצוא את ההתנגדות התרמית הכוללת Rבסדר. לשם כך, גלה את ההתנגדות התרמית R1, ר2, ר3, ..., רn כל שכבה בסדר.
מקדם Rn מחושב על ידי הנוסחה:
Rn = B / k,
בנוסחה: ב - עובי שכבה בסדר במ"מ, k - CT של כל שכבה.
את סך ה- R ניתן לקבוע על ידי הביטוי:
R = ∑Rn
יצרני דלתות וחלונות מציינים בדרך כלל את המקדם R בדרכון למוצר, כך שאין צורך לחשב אותו בנפרד.
הנוסחה הכללית לחישוב TP דרך OK היא כדלקמן:
שבסדר = ∑S × (tvnt - tnar) × R × l,
בביטוי:
- ס - אזור בסדר, ז2;
- tvnt - טמפרטורת החדר הרצויה;
- tnar - טמפרטורת אוויר חיצונית;
- ר - מקדם התנגדות, המחושב בנפרד או נלקח מדרכון המוצר;
- l - מקדם חידוד תוך התחשבות בכיוון הקירות ביחס לנקודות הקרדינליות.
חישוב שחפת מאפשרת לכם לבחור בציוד בעל הקיבולת הנדרשת, שמבטל את הסבירות לגירעון חום או עודף שלו. גירעון האנרגיה התרמית מפוצה על ידי הגדלת זרימת האוויר דרך האוורור, העודף - על ידי התקנת ציוד חימום נוסף.
עלויות אוורור תרמי
הנוסחה הכללית לחישוב אוורור TP היא כדלקמן:
שv = 0.28 × ל 'n × עמ 'vnt × c × (tvnt - tnar),
למשתנים יש את המשמעויות הבאות בביטוי:
- לn - עלויות אוויר נכנסות;
- עvnt - צפיפות אוויר בטמפרטורה מסוימת בחדר;
- ג - קיבולת חום של אוויר;
- tvnt - טמפרטורה בבית;
- tnar - טמפרטורת אוויר חיצונית.
אם מותקן אוורור בבניין, אז פרמטר Ln נלקח מהמאפיינים הטכניים של המכשיר. אם אין אוורור, נלקח אינדיקטור סטנדרטי לחילופי אוויר ספציפיים השווים ל -3 מ '3 לשעה.
בהתבסס על זה, לn מחושב על ידי הנוסחה:
לn = 3 × Spl,
בביטוי סpl - שטח רצפה.
בשלב הבא, חשב את צפיפות האוויר pvnt בטמפרטורה נתונה tvnt.
אתה יכול לעשות זאת על ידי הנוסחה:
עvnt = 353 / (273 + tvnt),
קיבולת חום ספציפית c = 1.0005.
אם אוורור או הסתננות אינם מאורגנים, ישנם סדקים או חורים בקירות, אז יש לחשב את חישוב ה- TP דרך החורים לתוכניות מיוחדות.
במאמר האחר שלנו, מסרנו פירוט דוגמה לחישוב הנדסת חום בניינים עם דוגמאות ונוסחאות ספציפיות.
דוגמא לחישוב איזון חום
קחו למשל בית בגובה 2.5 מ ', רוחב 6 מ' ואורך 8 מ ', הממוקם בעיר אוקחה שבאזור סחלין, שם מדחום המדחום יורד ל -29 מעלות בתקופה קרה במיוחד של חמישה ימים.
כתוצאה מהמדידה, טמפרטורת האדמה נקבעה ל- +5. הטמפרטורה המומלצת בתוך המבנה היא +21 מעלות.
קירות הבית המדובר מורכבים מ:
- לבנים בעובי B = 0.51 מ ', CT k = 0.64;
- צמר סלעים B = 0.05 מ ', k = 0.05;
- פרצופים B = 0.09 מ ', k = 0.26.
בעת קביעת K, עדיף להשתמש בטבלאות המוצגות באתר האינטרנט של היצרן, או למצוא מידע בדרכון הטכני של המוצר.
הריצוף מורכב מהשכבות הבאות:
- לוחות OSB B = 0.1 מ ', k = 0.13;
- צמר סלעים B = 0.05 מ ', k = 0.047;
- המגהץ מלט B = 0.05 מ ', k = 0.58;
- קצף קלקר B = 0.06 מ ', k = 0.043.
אין מרתף בבית, והרצפה בעלת מבנה זהה לכל השטח.
התקרה מורכבת משכבות:
- יריעות קיר גבס B = 0.025 מ ', k = 0.21;
- בידוד B = 0.05 מ ', k = 0.14;
- לוח קירוי B = 0,05 מ ', k = 0,043.
אין יציאות לעליית הגג.
בבית יש רק 6 חלונות תאיים כפולים עם זכוכית I וארגון. מהדרכון הטכני של המוצרים ידוע כי R = 0.7. חלונות בעלי מידות 1.1x1.4 מ '.
לדלתות מידות של 1x2.2 מ ', מחוון R = 0.36.
שלב מס '1 - חישוב אובדן חום בקיר
קירות בכל האזור מורכבים משלוש שכבות. ראשית, אנו מחשבים את ההתנגדות התרמית הכוללת שלהם.
מדוע להשתמש בנוסחה:
R = ∑Rn,
וביטוי:
רn = B / k
בהתחשב במידע הראשוני, אנו מקבלים:
ררח ' = 0.51/0.64 + 0.05/0.05 + 0.09/0.26 = 0.79 +1 + 0.35 = 2.14
לאחר שלמדנו את R, נוכל להתחיל לחשב את ה- TP של הקירות הצפוניים, הדרומיים, המזרחיים והמערביים.
אנו מחשבים את שטח הקיר הצפוני:
סשבע = 8 × 2.5 = 20
ואז החלפת הנוסחה שבסדר = ∑S × (tvnt - tnar) × R × l ובהתחשב בכך ש- l = 1.1, אנו מקבלים:
ששבע = 20 × (21 + 29) × 1.1 × 2.14 = 2354
אזור הכותל הדרומי Syuch.st = Sשבע = 20.
אין חלונות או דלתות מובנים בקיר, לכן בהתחשב במקדם l = 1, אנו משיגים את ה- TP הבא:
שyuch.st = 20 × (21 +29) × 1 × 2.14 = 2140
עבור הקירות המערביים והמזרחיים, המקדם l = 1.05. לכן תוכלו למצוא את השטח הכולל של קירות אלה, כלומר:
סzap.st + Svost.st = 2 × 2.5 × 6 = 30
6 חלונות ודלת אחת מובנים בקירות. אנו מחשבים את השטח הכולל של חלונות ודלתות S:
סokn = 1.1 × 1.4 × 6 = 9.24
סdv = 1 × 2.2 = 2.2
הגדר קירות S למעט חלונות ודלתות S:
סvost + zap = 30 – 9.24 – 2.2 = 18.56
אנו מחשבים את סך ה- TP של הקירות המזרחיים והמערביים:
שvost + zap =18.56 × (21 +29) × 2.14 × 1.05 = 2085
לאחר קבלת התוצאות אנו מחשבים את כמות החום שמשאירה דרך הקירות:
Qst = Qשבע + שyuch.st + שvost + zap = 2140 + 2085 + 2354 = 6579
סך הכל TP של הקירות הוא 6 קילוואט.
שלב 2 - חישוב חלונות ודלתות TP
החלונות ממוקמים על הקירות המזרחיים והמערביים, אם כן, בעת חישוב המקדם l = 1.05. ידוע כי המבנה של כל המבנים זהה ו- R = 0.7.
בעזרת הערכים של האזור למעלה אנו מקבלים:
שokn = 9.24 × (21 +29) × 1.05 × 0.7 = 340
בידיעה כי לדלתות R = 0.36 ו- S = 2.2, אנו מגדירים את ה- TP שלהם:
שdv = 2.2 × (21 +29) × 1.05 × 0.36 = 42
כתוצאה מכך 340 וואט חום יוצא דרך החלונות, ו 42 וואט דרך הדלתות.
שלב מס '3 - קביעת TP של הרצפה והתקרה
ברור כי שטח התקרה והרצפה יהיה זהה, ומחושב באופן הבא:
סpol = Sptl = 6 × 8 = 48
אנו מחשבים את ההתנגדות התרמית הכוללת של הרצפה, תוך התחשבות במבנה שלה.
רpol = 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
בידיעה שטמפרטורת האדמה לאnar= + 5 ובהתחשב במקדם l = 1, אנו מחשבים את הרצפה Q:
שpol = 48 × (21 – 5) × 1 × 3.4 = 2611
בסיבוב, אנו מקבלים כי אובדן החום של הרצפה הוא כ -3 קילוואט.
קבע את ההתנגדות התרמית של התקרה Rptl והשאלה שלו:
- רptl = 0.025/0.21 + 0.05/0.14 + 0.05/0.043 = 0.12 + 0.71 + 0.35 = 1.18
- שptl = 48 × (21 +29) × 1 × 1.18 = 2832
מכאן יוצא שכמעט 6 קילוואט משאירים את התקרה והרצפה.
שלב 4 - חישוב אוורור TP
אוורור מקורה מסודר, מחושב על ידי הנוסחה:
שv = 0.28 × ל 'n × עמ 'vnt × c × (tvnt - tnar)
על סמך המאפיינים הטכניים, העברת החום הספציפית היא 3 קוב לשעה, כלומר:
לn = 3 × 48 = 144.
כדי לחשב את הצפיפות אנו משתמשים בנוסחה:
עvnt = 353 / (273 + tvnt).
טמפרטורת החדר המחושבת היא +21 מעלות.
בעזרת החלפת הערכים הידועים אנו משיגים:
עvnt = 353/(273+21) = 1.2
אנו מחליפים את הנתונים המתקבלים בנוסחה לעיל:
שv = 0.28 × 144 × 1.2 × 1.005 × (21 – 29) = 2431
בהינתן TP לאוורור, השיעור הכולל של הבניין יהיה:
ש = 7000 + 6000 + 3000 = 16000.
בהמרה לקוואט, אנו משיגים אובדן חום כולל של 16 קילוואט.
תכונות של חישוב CBO
לאחר מציאת מחוון ה- TP, הם ממשיכים לחישוב הידראולי (להלן - GR).
בהתבסס על זה, מתקבל מידע על המדדים הבאים:
- הקוטר האופטימלי של הצינורות, שכאשר הלחץ יורד, יוכלו לעבור כמות נתונה של נוזל קירור;
- זרימת נוזל קירור באזור מסוים;
- מהירות מים;
- ערך התנגדות.
לפני שמתחילים את החישובים, כדי לפשט את החישובים, הם מתארים תרשים מרחבי של המערכת שעליה מסודרים כל האלמנטים במקביל זה לזה.
שקול את השלבים העיקריים בחישובי חימום מים.
GR לטבעת המחזור הראשי
מתודולוגיית החישוב של GR מבוססת על ההנחה שבכל העליות והענפים הפרשי הטמפרטורה זהים.
אלגוריתם החישוב הוא כדלקמן:
- בתרשים המוצג, בשים לב לאובדן חום, עומסי חום מוחלים על מכשירי חימום, מגדלים.
- בהתבסס על התוכנית, בחרו בטבעת המחזור העיקרית (להלן - HCC). המוזרות של הטבעת הזו היא שבתוכה לחץ הדם לכל אורך הטבעת של היחידה לוקח את הערך הנמוך ביותר.
- HCC מחולק לקטעים עם צריכת חום קבועה. עבור כל קטע ציין את המספר, העומס התרמי, הקוטר והאורך.
במערכת הצינורית היחידה האנכית, הטבעת שדרכה עובר המעלה העמוס ביותר כאשר המים זורמים במבוי סתום או לאורך עובר החשמל נלקחת כ- fcc. דיברנו ביתר פירוט על חיבור טבעות זרימת הדם במערכת עם צינור יחיד ובחירתן העיקרית במאמר הבא. שמנו לב בנפרד לסדר החישובים, תוך שימוש בדוגמה ספציפית לשם הבהרה.
במערכת אופקית מסוג צינור יחיד, ה- fcc צריך להיות בעל לחץ הדם הנמוך ביותר ויחידה באורך הטבעת. למערכות עם זרימה טבעית המצב דומה.
עם מגדילי GR של מערכת אנכית מסוג צינור יחיד, נחשבים זרימים מתכווננים זרימתיים, בעלי צמתים אחידים בהרכבם, נחשבים למעגל יחיד. עבור מגדלים עם קטעי סגירה מבוצעת הפרדה, תוך התחשבות בהתפלגות המים בצנרת של כל צומת מכשירים.
צריכת מים באתר נתון מחושבת על ידי הנוסחה:
זkont = (3.6 × שkont × β1 × β2) / ((tr - t0) × ג)
בביטוי, תווים אלפביתיים מקבלים את המשמעויות הבאות:
- שkont - עומס תרמי של המעגל;
- β1, β2 - מקדמים טבליים נוספים המתחשבים בהעברת החום בחדר;
- ג - קיבולת החום של מים היא 4.187;
- tr - טמפרטורת המים בקו האספקה;
- t0 - טמפרטורת המים בקו החזרה.
לאחר קביעת הקוטר וכמות המים, יש צורך לדעת את מהירות תנועתם ואת ערך ההתנגדות R. כל החישובים נעשים בצורה הנוחה ביותר באמצעות תוכניות מיוחדות.
GH של טבעת המחזור המשני
לאחר GR של הטבעת הראשית, נקבע הלחץ בטבעת המחזור הקטנה שנוצרת באמצעות מגדליה העליונים הקרובים ביותר, תוך התחשבות בכך שאובדי הלחץ יכולים להיות שונים לא יותר מ -15% עם מתנת סתירה ולא יותר מ- 5% עם אחד שעובר.
אם לא ניתן לקשר בין אובדן הלחץ, התקן מכונת כביסה מצערת, שקוטרה מחושב בשיטות תוכנה.
חישוב סוללות רדיאטור
בואו נחזור לתוכנית הבית הממוקמת למעלה. באמצעות חישובים נמצא כי 16 קילוואט אנרגיה תידרש לשמירה על מאזן החום. בבית זה ישנם 6 בניינים למטרות שונות - סלון, חדר אמבטיה, מטבח, חדר שינה, מסדרון, אולם כניסה.
על סמך מידות המבנה, אתה יכול לחשב את נפח V:
V = 6 × 8 × 2.5 = 120 מ '3
בשלב הבא עליכם למצוא את כמות ההספק התרמי למטר3. לשם כך, Q צריך להיות מחולק לפי הנפח שנמצא, כלומר:
P = 16000/120 = 133 W למטר3
בשלב הבא עליכם לקבוע כמה כוח חום נדרש לחדר אחד. בתרשים, שטח כל חדר כבר חושב.
הגדר את עוצמת הקול:
- חדר אמבטיה – 4.19×2.5=10.47;
- סלון – 13.83×2.5=34.58;
- המטבח – 9.43×2.5=23.58;
- חדר השינה – 10.33×2.5=25.83;
- מסדרון – 4.10×2.5=10.25;
- מסדרון – 5.8×2.5=14.5.
בחישובים, עליך לקחת בחשבון גם חדרים בהם אין סוללות חימום, למשל, מסדרון.
קבע את כמות החום הנדרשת עבור כל חדר, הכפל את נפח החדר במחוון R.
אנו מקבלים את הכוח הנדרש:
- לשירותים - 10.47 × 133 = 1392 W;
- לסלון - 34.58 × 133 = 4599 W;
- למטבח - 23.58 × 133 = 3136 W;
- לחדר השינה - 25.83 × 133 = 3435 W;
- למסדרון - 10.25 × 133 = 1363 W;
- למסדרון - 14.5 × 133 = 1889 וו.
אנו ממשיכים בחישוב סוללות הרדיאטור. אנו נשתמש ברדיאטורים מאלומיניום, שגובהם 60 ס"מ. הספק בטמפרטורה של 70 הוא 150 וואט.
אנו מחשבים את המספר הנדרש של סוללות רדיאטור:
- חדר אמבטיה – 1392/150=10;
- סלון – 4599/150=31;
- המטבח – 3136/150=21;
- חדר השינה – 3435/150=23;
- מסדרון – 1889/150=13.
סה"כ נדרש: 10 + 31 + 21 + 23 + 13 = 98 סוללות רדיאטור.
באתר שלנו ישנם מאמרים נוספים בהם בחנו בפירוט את הנוהל לביצוע חישוב תרמי של מערכת החימום, חישוב צעד אחר צעד של כוח הרדיאטורים וצינורות החימום. ואם המערכת שלך מניחה נוכחות של רצפות חמות, תצטרך לבצע חישובים נוספים.
כל הסוגיות הללו מכוסות ביתר פירוט במאמרים הבאים שלנו:
- חישוב תרמי של מערכת חימום: כיצד לחשב נכון את העומס על מערכת
- חישוב רדיאטורי חימום: כיצד לחשב את המספר והעוצמה הנדרשים של סוללות
- חישוב נפח צנרת: עקרונות חישוב וכללי חישוב בליטר וקוביות
- כיצד לבצע חישוב של רצפה חמה באמצעות הדוגמה של מערכת מים
- חישוב צנרת לחימום תת רצפתי: סוגי צינורות, שיטות וצעד הנחת + חישוב זרימה
מסקנות ווידאו שימושי בנושא
בסרטון תוכלו לראות דוגמא לחישוב חימום מים, המתבצע באמצעות תוכנית וולטק:
חישובים הידראוליים מבוצעים בצורה הטובה ביותר באמצעות תוכניות מיוחדות המבטיחות דיוק גבוה של חישובים, קחו בחשבון את כל הניואנסים של העיצוב.
האם אתה מתמחה בחישוב מערכות חימום שמשתמשים במים כחומר נוזל קירור ורוצים להוסיף למאמר שלנו נוסחאות שימושיות, לשתף סודות מקצועיים?
או אולי תרצה להתמקד בחישובים נוספים או להצביע על אי דיוקים בחישובים שלנו? אנא כתוב את ההערות וההמלצות שלך בבלוק שמתחת למאמר.
בכנות, לא ממש טרחתי עם חישובים כשעשיתי את החימום שלי. מבחינתי, כל הנוסחאות הללו הן הוצאות להורג מצריות. זה מיועד למהנדסים, אומדנים, וכל זה. כמובן שגישה זו תחשב במדויק ותביא בחשבון את כל הניואנסים של חימום.
אבל העליתי בראש את המערכת במשך כמה שנים נוספות, על ידי הקלדה, כביכול. באולם הוסיף סנפירים לרדיאטורים, אבל במטבח, להפך, הוא צמצם את זה, היה חם. חזיתי אפשרות כזו, לקחתי בחשבון בעת ההתחברות.
עובדת העניין היא שלא תמיד ניתן אז להשלים אותו כך שהמערכת תעבוד כראוי. אין רצון לבצע את החישובים בעצמך - אתה יכול לסמוך על המומחים.