Šiluminės sistemos šiluminis skaičiavimas: kaip teisingai apskaičiuoti sistemos apkrovą

Šildymo sistemos projektavimas ir šiluminis apskaičiavimas yra privalomas namų šildymo etapas. Pagrindinis skaičiavimo veiklos uždavinys yra nustatyti optimalius katilo ir radiatorių sistemos parametrus.

Sutikite, iš pirmo žvilgsnio gali atrodyti, kad šilumos inžinerijos skaičiavimus gali atlikti tik inžinierius. Tačiau ne viskas taip sudėtinga. Žinant veiksmų algoritmą paaiškės, kad jis savarankiškai atliks reikiamus skaičiavimus.

Straipsnyje išsamiai aprašoma skaičiavimo tvarka ir pateikiamos visos reikalingos formulės. Norėdami geriau suprasti, mes paruošėme privataus namo šilumos skaičiavimo pavyzdį.

Šilumos šildymo apskaičiavimas: bendra tvarka

Klasikinis šildymo sistemos šiluminis skaičiavimas yra konsoliduotas techninis dokumentas, kuriame pateikiami privalomi laipsniško standartinio skaičiavimo metodai.

Bet prieš studijuodami šiuos pagrindinių parametrų skaičiavimus, turite nuspręsti dėl pačios šildymo sistemos koncepcijos.

Šildymo sistemai būdingas priverstinis tiekimas ir nevalingas šilumos šalinimas kambaryje.

Pagrindiniai šildymo sistemos skaičiavimo ir projektavimo uždaviniai:

• patikimiausiai nustato šilumos nuostolius;
• nustatyti aušinimo skysčio kiekį ir naudojimo sąlygas;
• kiek įmanoma tiksliau pasirinkite generavimo, poslinkio ir šilumos perdavimo elementus.

Statybos metu šildymo sistemos Iš pradžių būtina surinkti įvairius duomenis apie kambarį / pastatą, kuriame bus naudojama šildymo sistema. Atlikę sistemos šiluminių parametrų apskaičiavimą, išanalizuokite aritmetinių operacijų rezultatus.

Remiantis gautais duomenimis, parenkami šildymo sistemos komponentai su vėlesniu pirkimu, montavimu ir paleidimu.

Šildymas yra daugiakomponentė sistema, užtikrinanti patvirtintą temperatūros režimą kambaryje / pastate. Tai atskira modernaus būsto komunikacijų komplekso dalis

Pastebėtina, kad nurodytas šiluminio skaičiavimo metodas leidžia tiksliai apskaičiuoti daugybę kiekių, kurie konkrečiai apibūdina būsimą šildymo sistemą.

Atlikus šiluminius skaičiavimus, bus prieinama ši informacija:

• šilumos nuostolių skaičius, katilo galia;
• šilumos radiatorių skaičius ir tipas kiekvienam kambariui atskirai;
• dujotiekio hidraulinės charakteristikos;
• tūris, aušinimo skysčio greitis, šilumos siurblio galia.

Šilumos skaičiavimas nėra teorinis bruožas, o gana tikslūs ir pagrįsti rezultatai, kuriuos rekomenduojama naudoti praktikoje renkantis šildymo sistemos komponentus.

Kambario temperatūros standartai

Prieš atliekant bet kokius sistemos parametrų skaičiavimus, būtina žinoti bent tikėtinų rezultatų eiliškumą, taip pat turėti standartines kai kurių lentelių dydžių, kuriuos reikia pakeisti į formules arba nukreipti į juos, charakteristikas.

Atlikdami parametrų skaičiavimus tokiomis konstantomis, galite būti tikri dėl norimo dinaminio ar pastovaus sistemos parametro patikimumo.

Įvairios paskirties patalpoms yra taikomi gyvenamųjų ir negyvenamųjų patalpų temperatūros sąlygų atskaitos standartai. Šie standartai yra įtvirtinti vadinamajame GOST

Šildymo sistemai vienas iš šių globalių parametrų yra kambario temperatūra, kuri turėtų būti pastovi nepriklausomai nuo sezono ar aplinkos sąlygų.

Remiantis sanitarinių normų ir taisyklių nuostatomis, skiriasi temperatūra, palyginti su metų vasaros ir žiemos laikotarpiais. Oro kondicionavimo sistema yra atsakinga už kambario temperatūros režimą vasaros sezonu, jo apskaičiavimo principas išsamiai aprašytas šis straipsnis.

Tačiau kambario temperatūrą žiemą teikia šildymo sistema. Todėl mus domina temperatūrų diapazonai ir jų nuokrypių žiemos sezono paklaidos.

Daugelyje norminių dokumentų nurodomi šie temperatūros diapazonai, kurie leidžia žmogui būti patogiame kambaryje.

Negyvenamoms biuro patalpoms iki 100 m²:

• 22–24 ° C - optimali oro temperatūra;
• 1 ° C - leistinas svyravimas.

Biuro tipo patalpoms, kurių plotas didesnis nei 100 m² temperatūra 21–23 ° C. Pramoninio tipo negyvenamųjų patalpų temperatūrų diapazonas labai skiriasi, atsižvelgiant į kambario paskirtį ir nustatytus darbo apsaugos standartus.

Patogi kambario temperatūra kiekvienam asmeniui yra „sava“.Kažkas mėgsta būti labai šiltas kambaryje, kažkas jaukus, kai kambaryje vėsu - viskas gana individualu

Kalbant apie gyvenamąsias patalpas: butus, privačius namus, sodybas ir kt., Yra tam tikri temperatūros diapazonai, kuriuos galima reguliuoti atsižvelgiant į gyventojų norus.

Vis dėlto konkrečius buto ir namo kambarius turime:

• 20–22 ° C - gyvenamasis, įskaitant vaikų kambarį, paklaida ± 2 ° С -
• 19–21 ° C - virtuvė, tualetas, paklaida ± 2 ° C;
• 24–26 ° C - vonia, dušas, baseinas, paklaida ± 1 ° C;
• 16-18 ° C - koridoriai, prieškambariai, laiptinės, sandėliukai, leistina paklaida + 3 ° C

Svarbu pažymėti, kad yra dar keli pagrindiniai parametrai, kurie turi įtakos kambario temperatūrai ir į kuriuos reikia atkreipti dėmesį apskaičiuojant šildymo sistemą: drėgmė (40–60%), deguonies ir anglies dioksido koncentracija ore (250: 1), oro greitis masės (0,13–0,25 m / s) ir kt.

Šilumos nuostolių namuose apskaičiavimas

Pagal antrąjį termodinamikos (mokyklos fizikos) dėsnį, nėra savaiminio energijos perkėlimo iš mažiau įkaitintų mini ar makro objektų. Ypatingas šio dėsnio atvejis yra „noras“ sukurti temperatūros pusiausvyrą tarp dviejų termodinaminių sistemų.

Pavyzdžiui, pirmoji sistema yra aplinka, kurios temperatūra yra -20 ° C, antroji sistema yra pastatas, kurio vidaus temperatūra yra + 20 ° C. Pagal minėtą įstatymą, šios dvi sistemos stengsis išlaikyti pusiausvyrą keičiantis energijai. Tai įvyks dėl antrosios sistemos šilumos nuostolių ir pirmosios aušinimo.

Neabejotinai galime pasakyti, kad aplinkos temperatūra priklauso nuo privačios namo vietos platumos. O temperatūros skirtumas turi įtakos šilumos nutekėjimo iš pastato kiekiui (+)

Šilumos nuostoliai reiškia nevalingą šilumos (energijos) išsiskyrimą iš tam tikro objekto (namo, buto). Paprastam butui šis procesas nėra toks „pastebimas“, palyginti su privačiu namu, nes butas yra pastato viduje ir yra „greta“ kitų butų.

Privačiame name per išorines sienas, grindis, stogą, langus ir duris vienokiu ar kitokiu laipsniu šiluma „išeina“.

Žinant šilumos nuostolių dydį esant nepalankiausioms oro sąlygoms ir šių sąlygų charakteristikas, galima labai tiksliai apskaičiuoti šildymo sistemos galią.

Taigi šilumos nutekėjimo iš pastato tūris apskaičiuojamas pagal šią formulę:

Q = Q_lytis+ Q_siena+ Q_langas+ Q_stogas+ Q_durys+ ... + Q_ikur

Qi - šilumos nuostolių dėl vienodo pastato apvalkalo išvaizdos dydis.

Kiekvienas formulės komponentas apskaičiuojamas pagal formulę:

Q = S * ΔT / Rkur

• Q - šilumos nuotėkis, V;
• S - tam tikros rūšies konstrukcijos plotas, kv. m;
• ∆T - aplinkos ir patalpų oro temperatūrų skirtumas, ° C;
• R - tam tikro tipo konstrukcijų šiluminė varža, m²* ° C / V.

Šiluminės varžos vertę tikroms medžiagoms rekomenduojama paimti iš pagalbinių lentelių.

Be to, šiluminę varžą galima gauti naudojant šį santykį:

R = d / kkur

• R - šiluminė varža, (m²* K) / W;
• k - medžiagos šilumos laidumas, W / (m²* K);
• d - šios medžiagos storis, m

Senuose namuose su drėgna stogo danga šilumos nutekėjimas atsiranda per viršutinę pastato dalį, būtent per stogą ir palėpę. Rengia renginius lubų izoliacija arba palėpės stogo izoliacija išspręsk šią problemą.

Jei apšiltinsite mansardos erdvę ir stogą, tada visi namo šilumos nuostoliai gali būti žymiai sumažinti

Namuose yra dar keli šilumos nuostolių tipai dėl konstrukcijų įtrūkimų, ventiliacijos sistemos, viryklės gaubto, atidarant langus ir duris. Tačiau atsižvelgti į jų kiekį nėra prasmės, nes jie sudaro ne daugiau kaip 5% viso pagrindinio šilumos nutekėjimo skaičiaus.

Katilo galios nustatymas

Norint išlaikyti aplinkos ir temperatūros skirtumus namuose, reikalinga nepriklausoma šildymo sistema, palaikanti norimą temperatūrą kiekviename privataus namo kambaryje.

Šildymo sistemos pagrindas yra skirtingas katilų tipai: skystas arba kietas kuras, elektra arba dujos.

Katilas yra centrinis šildymo sistemos mazgas, generuojantis šilumą. Pagrindinė katilo savybė yra jo galia, būtent, perskaičiavimo koeficientas yra šilumos kiekis per laiko vienetą.

Apskaičiavę šilumos apkrovą šildymui, gauname reikiamą vardinę katilo galią.

Įprastame daugiabučiame bute katilo galia apskaičiuojama pagal plotą ir savitąją galią:

P_katilas= (S_patalpas* P_konkretus)/10kur

• S_patalpas - bendras šildomo kambario plotas;
• P_ankstyvas - savitoji galia, palyginti su klimato sąlygomis.

Bet ši formulė neatsižvelgia į šilumos nuostolius, kurių pakanka privačiame name.

Yra dar vienas ryšys, kuriame atsižvelgiama į šį parametrą:

P_katilas= (Q_nuostolius* S) / 100kur

• P_katilas - katilo galia;
• Q_nuostolius - šilumos nuostoliai;
• S - šildomas plotas.

Turi būti padidinta vardinė katilo galia. Rezervas yra būtinas, jei planuojama naudoti vonios ir virtuvės vandens šildymo katilą.

Daugelyje privačių namų šildymo sistemų rekomenduojama naudoti išsiplėtimo baką, kuriame bus laikomas aušinimo skysčio tiekimas. Kiekvienam privačiam namui reikalingas karštas vanduo

Norint pateikti katilo galios rezervą pagal paskutinę formulę, reikia pridėti saugos koeficientą K:

P_katilas= (Q_nuostolius* S * K) / 100kur

Kam - jis bus lygus 1,25, tai yra, katilo projektinė galia padidės 25%.

Taigi katilo talpa suteikia galimybę palaikyti standartinę oro temperatūrą pastato patalpose, taip pat namuose turėti pradinį ir papildomą karšto vandens tūrį.

Radiatorių pasirinkimo ypatybės

Standartiniai komponentai šilumos tiekimui kambaryje yra radiatoriai, plokštės, grindų šildymo sistemos, konvektoriai ir kt. Dažniausios šildymo sistemos dalys yra radiatoriai.

Šilumos radiatorius yra speciali tuščiavidurė modulinio tipo konstrukcija, pagaminta iš lydinio, pasižyminčio dideliu šilumos išsiskyrimu. Jis pagamintas iš plieno, aliuminio, ketaus, keramikos ir kitų lydinių. Šildymo radiatoriaus veikimo principas sumažinamas iki energijos, išsiskiriančios iš aušinimo skysčio į kambario erdvę per „žiedlapius“.

Aliuminio ir bimetaliniai šildymo radiatoriai pakeitė masyvias ketaus baterijas. Gamybos paprastumas, didelis šilumos išsiskyrimas, sėkminga konstrukcija ir dizainas padarė šį gaminį populiaria ir plačiai paplitusi priemone šilumai spinduliuoti kambaryje.

Yra keletas metodų šildymo radiatorių skaičiavimas kambaryje. Šis metodų sąrašas yra surūšiuotas pagal didesnį tikslumą.

Skaičiavimo parinktys:

1. Pagal plotą. N = (S * 100) / C, kur N yra sekcijų skaičius, S yra kambario plotas (m²), C - šilumos perdavimas iš vienos radiatoriaus sekcijos (W, paimta iš paso ar gaminio pažymėjimo), 100 W - šilumos srautas, reikalingas šildant 1 m² (empirinė vertė). Kyla klausimas: kaip atsižvelgti į kambario lubų aukštį?
2. Pagal tūrį. N = (S * H ​​* 41) / C, kur N, S, C yra panašūs. N - kambario aukštis, 41 W - šilumos srautas, reikalingas 1 m šildyti³ (empirinė vertė).
3. Pagal koeficientus. N = (100 * S * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C, kur N, S, C ir 100 yra panašūs. k1 - atsižvelgiant į kamerų skaičių dvigubo stiklo langų languose, k2 - sienų šilumos izoliacija, k3 - langų ploto ir kambario ploto santykis, k4 - vidutinė minusinė temperatūra šalčiausią žiemos savaitę, k5 - kambario išorinių sienų (kurios „išeina“) skaičius, k6 - kambario tipas viršuje, k7 - lubų aukštis.

Tai yra tiksliausias pasirinkimas skaičiuojant skyrių skaičių. Natūralu, kad trupmeniniai skaičiavimų rezultatai visada suapvalinami iki kito sveikojo skaičiaus.

Vandens tiekimo hidraulinis skaičiavimas

Žinoma, šiluminės šilumos apskaičiavimo „paveikslas“ negali būti išsamus, neskaičiuojant tokių charakteristikų kaip aušinimo skysčio tūris ir greitis.Daugeliu atvejų aušinimo skystis yra paprastas vanduo, turintis skystą ar dujinę sankaupą.

Faktinį aušinimo skysčio tūrį rekomenduojama apskaičiuoti susumavus visas šildymo sistemos ertmes. Kai naudojamas vienos grandinės katilas, tai yra geriausias pasirinkimas. Kai šildymo sistemoje naudojate dvigubos grandinės katilus, būtina atsižvelgti į karšto vandens išlaidas higienos ir kitiems buitiniams tikslams.

Vandens tūris, pašildytas dvigubos grandinės katilu, siekiant aprūpinti gyventojus karštu vandeniu ir šildant aušinimo skysčiu, apskaičiuojamas sudedant vidinį šildymo kontūro tūrį ir faktinius vartotojų poreikius šildomame vandenyje.

Karšto vandens tūris šildymo sistemoje apskaičiuojamas pagal formulę:

W = k * Pkur

• W - šilumos nešiklio tūris;
• P - šildymo katilo galia;
• k - galios koeficientas (litrų skaičius galios vienetui yra 13,5, diapazonas yra 10–15 litrų).

Todėl galutinė formulė atrodo taip:

W = 13,5 * P

Aušinimo skysčio greitis yra galutinis šildymo sistemos dinaminis įvertinimas, apibūdinantis skysčio cirkuliacijos greitį sistemoje.

Ši vertė padeda įvertinti dujotiekio tipą ir skersmenį:

V = (0,86 * P * μ) / ΔTkur

• P - katilo galia;
• μ - katilo efektyvumas;
• ∆T - tiekiamo ir grįžtančio vandens temperatūrų skirtumas.

Naudojant aukščiau išvardintus metodus hidraulinis skaičiavimas, bus galima gauti tikrus parametrus, kurie yra būsimos šildymo sistemos „pagrindas“.

Šiluminio skaičiavimo pavyzdys

Kaip šilumos skaičiavimo pavyzdys yra paprastas 1 aukšto namas, kuriame yra keturi gyvenamieji kambariai, virtuvė, vonios kambarys, „žiemos sodas“ ir pagalbinės patalpos.

Pamatas pagamintas iš monolitinės gelžbetonio plokštės (20 cm), išorinės sienos betoninės (25 cm) su tinku, stogas dengtas medinėmis sijomis, stogas metalinėmis čerpėmis ir mineraline vata (10 cm).

Pažymėkite pradinius namo parametrus, būtinus skaičiavimams.

Pastato matmenys:

• grindų aukštis - 3 m;
• mažas pastato priekinės ir galinės dalies langas 1470 * 1420 mm;
• didelis fasado langas 2080 * 1420 mm;
• įėjimo durys 2000 * 900 mm;
• galinės durys (išėjimas į terasą) 2000 * 1400 (700 + 700) mm.

Bendras pastato plotis 9,5 m², ilgis 16 m². Bus šildomos tik svetainės (4 vnt.), Vonios kambarys ir virtuvė.

Norėdami tiksliai apskaičiuoti šilumos nuostolius ant sienų iš išorinių sienų ploto, turite atimti visų langų ir durų plotą - tai visiškai skirtingos rūšies medžiaga, turinti savo šiluminę varžą

Pirmiausia apskaičiuojame homogeninių medžiagų plotus:

• grindų plotas - 152 m²;
• stogo plotas - 180 m² , atsižvelgiant į palėpės aukštį 1,3 m ir bėgio plotį - 4 m;
• lango plotas - 3 * 1,47 * 1,42 + 2,08 * 1,42 = 9,22 m²;
• durų plotas - 2 * 0,9 + 2 * 2 * 1,4 = 7,4 m².

Išorinių sienų plotas bus 51 * 3-9,22-7,4 = 136,38 m².

Toliau skaičiuojame kiekvienos medžiagos šilumos nuostolius:

• Q_lytis= S * ΔT * k / d = 152 * 20 * 0,2 / 1,7 = 357,65 W;
• Q_stogas= 180 * 40 * 0,1 / 0,05 = 14400 W;
• Q_langas= 9,22 * 40 * 0,36 / 0,5 = 265,54 W;
• Q_durys= 7,4 * 40 * 0,15 / 0,75 = 59,2 W;

Kaip ir Q_siena atitinka 136,38 * 40 * 0,25 / 0,3 = 4546. Visų šilumos nuostolių suma bus 19628,4 vatai.

Dėl to mes apskaičiuojame katilo galią: P_katilas= Q_nuostolius* S_{šildymo kambarys}* 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.

Mes apskaičiuosime radiatorių sekcijų skaičių viename iš kambarių. Visiems kitiems skaičiavimai yra panašūs. Pavyzdžiui, kampinis kambarys (kairysis, apatinis diagramos kampas) yra 10,4 m2.

Todėl 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.

Šiam kambariui reikia 9 sekcijų šildymo radiatorių, kurių šilumos perdavimas yra 180 vatų.

Mes kreipiamės į aušinimo skysčio kiekio sistemoje apskaičiavimą - W = 13,5 * P = 13,5 * 21 = 283,5 litro. Taigi, aušinimo skysčio greitis bus: V = (0,86 * P * μ) / ∆T = (0,86 * 21000 * 0,9) /20=812.7 l.

Dėl to visiška aušinimo skysčio tūrio apsisukimas sistemoje bus lygus 2,87 karto per valandą.

Šilumos skaičiavimo straipsnių pasirinkimas padės nustatyti tikslius šildymo sistemos elementų parametrus:

1. Privataus namo šildymo sistemos apskaičiavimas: skaičiavimo taisyklės ir pavyzdžiai
2. Šilumos techninis pastato skaičiavimas: skaičiavimų atlikimo specifika ir formulės + praktiniai pavyzdžiai

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Paprastas privataus namo šildymo sistemos skaičiavimas pateiktas šioje apžvalgoje:

Visi pastato šilumos nuostolių apskaičiavimo subtilumai ir visuotinai priimti metodai parodyti žemiau:

Kitas būdas apskaičiuoti šilumos nutekėjimą tipiniame privačiame name:

Šis vaizdo įrašas pasakoja apie energijos nešiklio cirkuliacijos namuose šildymo ypatybes:

Šildymo sistemos šiluminis skaičiavimas yra individualaus pobūdžio, jis turi būti atliekamas teisingai ir tiksliai. Kuo tikslesni bus skaičiavimai, tuo mažiau turėsite permokėti sodybos savininkams eksploatacijos metu.

Ar turite patirties atliekant šildymo sistemos šiluminį skaičiavimą? Ar turite klausimų šia tema? Prašome pasidalyti savo nuomone ir palikti komentarus. Atsiliepimų blokas yra žemiau.