Calculul încălzirii cu apă: formule, reguli, exemple de implementare

Utilizarea apei ca lichid de răcire într-un sistem de încălzire este una dintre cele mai populare opțiuni pentru furnizarea căldurii dvs. în sezonul rece. Trebuie doar să proiectați corect și apoi să completați instalarea sistemului. În caz contrar, încălzirea va fi ineficientă la costurile mari ale combustibilului, ceea ce, vedeți, este extrem de neinteresant la prețurile de energie din ziua de azi.

Este imposibil să calculați independent încălzirea cu apă (denumită în continuare „CBO”) fără a utiliza programe specializate, deoarece calculele folosesc expresii complexe, ale căror valori nu pot fi determinate folosind un calculator convențional. În acest articol, vom analiza în detaliu algoritmul pentru efectuarea calculelor, vom da formulele aplicabile, având în vedere cursul calculelor folosind un exemplu specific.

Materialul suplimentat va fi completat cu tabele cu valori și indicatori de referință care sunt necesare în timpul calculelor, fotografii tematice și un videoclip, în care este prezentat un exemplu clar de calcul prin utilizarea programului.

Calculul echilibrului termic al carcasei

Pentru introducerea unei instalații de încălzire, în care apa acționează ca o substanță circulantă, este necesar să se facă cu precizie mai întâi calcule hidraulice.

La dezvoltarea, implementarea oricărui tip de sistem de încălzire, este necesar să cunoaștem echilibrul termic (în continuare - tuberculoză). Cunoscând puterea termică pentru a menține temperatura în cameră, puteți alege echipamentul potrivit și distribui corect sarcina acestuia.

În timpul iernii, camera suferă anumite pierderi de căldură (în continuare - TP). Cea mai mare parte a energiei trece prin elementele de închidere și prin orificiile de ventilație. Cheltuielile nesemnificative sunt pentru infiltrare, încălzirea obiectelor etc.

TP depinde de straturile din care constă structurile de închidere (în continuare - OK). Materialele de construcție moderne, în special izolația, au un nivel scăzut coeficientul de conductibilitate termică (denumită în continuare CT), datorită căreia trece mai puțină căldură prin ele. Pentru casele din aceeași zonă, dar cu o structură OK diferită, costurile de căldură vor diferi.

Pe lângă determinarea TP, este important să se calculeze tuberculoza unei locuințe. Indicatorul ia în considerare nu numai cantitatea de energie care iese din cameră, ci și cantitatea de putere necesară pentru menținerea anumitor măsuri de grad în casă.

Cele mai precise rezultate sunt oferite de programe specializate concepute pentru construitori. Datorită lor, este posibil să se țină seama de mai mulți factori care afectează TP.

Cea mai mare cantitate de căldură iese din cameră prin pereți, podea, acoperiș, cel mai puțin - prin uși, deschideri de ferestre

Cu o precizie ridicată, puteți calcula TP-ul casei folosind formule.

Consumul total de căldură al casei este calculat prin ecuația:

Q = Q_bine + Q_v,

unde Q_bine - cantitatea de căldură care iese din cameră prin OK; Q_v - costuri de ventilație termică.

Pierderile prin ventilație sunt luate în considerare dacă aerul care intră în cameră are o temperatură mai scăzută.

De obicei, calculele iau în calcul OK, intrând într-o parte a străzii. Acestea sunt pereți exteriori, podea, acoperiș, uși și ferestre.

General TP Q_bine egală cu suma TP a fiecărui OK, adică:

Q_bine = ∑Q_st + ∑Q_OKN + ∑Q_DV + ∑Q_PTL + ∑Q_pl,

în cazul în care:

• Q_st - valoarea pereților din TP;
• Q_OKN - Ferestre TP;
• Q_DV - Uși TP;
  
• Q_PTL - Plafonul TP;
  
• Q_pl - Etajul TP.

Dacă podeaua sau tavanul au o structură inegală pe întreaga zonă, atunci TP este calculat pentru fiecare amplasament separat.

Calcularea pierderilor de căldură prin OK

Pentru calcule, sunt necesare următoarele informații:

• structura peretelui, materialele utilizate, grosimea lor, CT;
• temperatura exterioară pe o iarnă extrem de rece de cinci zile în oraș;
• Zona OK;
• orientare OK;
• Temperatura casă recomandată iarna.

Pentru a calcula TP, trebuie să găsiți rezistența termică totală R_ca.. Pentru aceasta, aflați rezistența termică R₁, R₂, R₃, ..., R_n fiecare strat este OK.

Coeficient R_n calculat după formula:

Rn = B / k,

În formula: B - grosimea stratului OK în mm, k - CT al fiecărui strat.

R total poate fi determinat prin expresia:

R = ∑R_n

Producătorii de uși și ferestre indică de obicei coeficientul R din pașaport pentru produs, deci nu este necesar să-l calculați separat.

Rezistența termică a ferestrelor nu poate fi calculată, deoarece fișa tehnică conține deja informațiile necesare, ceea ce simplifică calculul TP

Formula generală pentru calcularea TP prin OK este următoarea:

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

În expresia:

• S - zona OK, m²;
• T_VNT - temperatura dorită a camerei;
• T_nar - temperatura aerului exterior;
• R - coeficientul de rezistență, calculat separat sau preluat din pașaportul produsului;
• L - un coeficient de rafinare, ținând cont de orientarea pereților în raport cu punctele cardinale.

Calcularea tuberculozei vă permite să alegeți echipamentul cu capacitatea necesară, ceea ce elimină probabilitatea unui deficit de căldură sau a excesului său. Deficitul de energie termică este compensat prin creșterea fluxului de aer prin ventilație, excesul - prin instalarea echipamentelor de încălzire suplimentare.

Costuri de ventilație termică

Formula generală pentru calcularea TP de ventilație este următoarea:

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

Variabilele au următoarele semnificații într-o expresie:

• L_n - costuri de intrare a aerului;
• p_VNT - densitatea aerului la o anumită temperatură în cameră;
• c - capacitatea termică a aerului;
• T_VNT - temperatura în casă;
• T_nar - temperatura aerului exterior.

Dacă ventilația este instalată în clădire, atunci parametrul L_n preluate din caracteristicile tehnice ale dispozitivului. Dacă nu există ventilație, atunci se ia un indicator standard al schimbului de aer specific egal cu 3 m³ pe oră.

Pe baza acestui lucru, L_n calculat după formula:

L_n = 3 × S_pl,

În expresie S_pl - zona etajului.

2% din totalul pierderilor de căldură sunt reprezentate de infiltrare, 18% - de ventilație. Dacă încăperea este echipată cu un sistem de ventilație, atunci TP prin ventilație este luată în considerare în calcule și infiltrarea nu este luată în considerare

În continuare, calculați densitatea aerului p_VNT la o temperatură dată t_VNT.

Puteți face acest lucru după formula:

p_VNT = 353 / (273 + t_VNT),

Capacitate de căldură specifică c = 1.0005.

Dacă ventilația sau infiltrarea este neorganizată, există fisuri sau găuri în pereți, atunci calculul TP prin găuri ar trebui să fie încredințat programelor speciale.

În celălalt articol, am oferit un detaliu exemplu de calcul al ingineriei termice clădiri cu exemple și formule specifice.

Exemplu de calcul al balanței de căldură

Luați în considerare o casă de 2,5 m înălțime, 6 m lățime și 8 m lungime, situată în orașul Okha din regiunea Sakhalin, unde termometrul termometrului scade la -29 grade într-o perioadă extrem de rece de 5 zile.

În urma măsurătorilor, temperatura solului a fost setată la +5. Temperatura recomandată în interiorul structurii este de +21 grade.

Cel mai convenabil este reprezentat diagrama casei pe hârtie, indicând nu numai lungimea, lățimea și înălțimea clădirii, ci și orientarea în raport cu punctele cardinale, precum și locația, dimensiunile ferestrelor și ușilor.

Pereții casei în cauză constau din:

• cărămidă cu grosimea de B = 0,51 m, CT k = 0,64;
• vată minerală B = 0,05 m, k = 0,05;
• Fațetele B = 0,09 m, k = 0,26.

Pentru a determina k, este mai bine să folosiți tabelele prezentate pe site-ul web al producătorului sau să găsiți informații în pașaportul tehnic al produsului.

Cunoscând conductibilitatea termică, este posibil să alegeți cele mai eficiente materiale din punct de vedere al izolației termice. Pe baza tabelului de mai sus, este recomandabil să folosiți plăci de vată minerală și polistiren expandat în construcții

Parchetul este format din următoarele straturi:

• Plăci OSB B = 0,1 m, k = 0,13;
• vată minerală B = 0,05 m, k = 0,047;
• sapa de ciment B = 0,05 m, k = 0,58;
• spumă de polistiren B = 0,06 m, k = 0,043.

Nu există subsol în casă, iar podeaua are aceeași structură pe întreaga zonă.

Plafonul este format din straturi:

• foi de gips-carton B = 0,025 m, k = 0,21;
• izolație B = 0,05 m, k = 0,14;
• placă de acoperiș B = 0,05 m, k = 0,043.

Casa are doar 6 ferestre cu cameră dublă cu sticlă I și argon. Din pașaportul tehnic pentru produse se știe că R = 0,7. Ferestrele au dimensiuni 1.1x1.4 m.

Ușile au dimensiuni de 1x2,2 m, indicator R = 0,36.

Pasul 1 - calculul pierderilor de căldură la perete

Pereții pe întreaga zonă constau din trei straturi. În primul rând, calculăm rezistența lor termică totală.

De ce să folosești formula:

R = ∑R_n,

și expresie:

R_n = B / k

Având în vedere informațiile inițiale, obținem:

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

După ce am învățat R, putem începe să calculăm TP-ul pereților nordici, sudici, estici și vestici.

Factorii suplimentari țin cont de particularitățile locației pereților în raport cu punctele cardinale. De obicei, în partea de nord se formează un „trandafir de vânt” în perioada rece, ca urmare a cărora TP-urile din această parte vor fi mai mari decât pe cealaltă

Calculăm aria peretelui nordic:

S_sev.sten = 8 × 2.5 = 20

Apoi, substituirea în formulă Q_bine = ∑S × (t_VNT - t_nar) × R × l și având în vedere că l = 1.1, obținem:

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

Zidul Zidului S. S_yuch.st = S_sev.st = 20.

Nu există ferestre sau uși încorporate în perete, prin urmare, având în vedere coeficientul l = 1, obținem următorul TP:

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

Pentru zidurile vestice și estice, coeficientul l = 1,05. Prin urmare, puteți găsi suprafața totală a acestor ziduri, adică:

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

În pereți sunt încorporate 6 ferestre și o ușă. Calculăm suprafața totală a ferestrelor și ușilor S:

S_OKN = 1.1 × 1.4 × 6 = 9.24

S_DV = 1 × 2.2 = 2.2

Definiți pereții S, cu excepția S ferestrelor și ușilor:

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

Calculăm TP total al pereților estici și vestici:

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

După primirea rezultatelor, calculăm cantitatea de căldură care se lasă prin pereți:

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

TP total total al pereților este de 6 kW.

Pasul 2 - calcularea ferestrelor și ușilor TP

Ferestrele sunt situate pe pereții estici și vestici, prin urmare, atunci când se calculează coeficientul l = 1,05. Se știe că structura tuturor structurilor este aceeași și R = 0,7.

Folosind valorile zonei de mai sus, obținem:

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

Știind că pentru ușile R = 0.36 și S = 2.2, definim TP-ul lor:

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

Drept urmare, 340 W de căldură iese prin ferestre, iar 42 W prin uși.

Pasul 3 - determinarea TP a podelei și a tavanului

Evident, suprafața tavanului și a podelei va fi aceeași și se calculează astfel:

S_pol = S_PTL = 6 × 8 = 48

Calculăm rezistența termică totală a podelei, ținând cont de structura acesteia.

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

Știind că temperatura solului t_nar= + 5 și ținând cont de coeficientul l = 1, calculăm etajul Q:

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

Rotunjind, obținem că pierderea de căldură a podelei este de aproximativ 3 kW.

În calculele TP, este necesar să se țină seama de straturile care afectează izolarea termică, de exemplu, beton, plăci, cărămidă, încălzitoare etc.

Determinați rezistența termică a tavanului R_PTL și 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

Rezultă că aproape 6 kW trec prin tavan și podea.

Pasul 4 - calculați TP de ventilație

Ventilarea interioară este organizată, calculată după formula:

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

Pe baza caracteristicilor tehnice, transferul de căldură specific este de 3 metri cubi pe oră, adică:

L_n = 3 × 48 = 144.

Pentru a calcula densitatea, utilizăm formula:

p_VNT = 353 / (273 + t_VNT).

Temperatura camerei calculată este de +21 de grade.

Ventilația TP nu este calculată dacă sistemul este echipat cu un dispozitiv de încălzire a aerului

Înlocuind valorile cunoscute, obținem:

p_VNT = 353/(273+21) = 1.2

Înlocuim cifrele obținute în formula de mai sus:

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

Având în vedere TP pentru ventilație, Q-ul total al clădirii va fi:

Q = 7000 + 6000 + 3000 = 16000.

Convertind în kW, obținem o pierdere totală de căldură de 16 kW.

Caracteristici ale calculului CBO

După găsirea indicatorului TP, se trece la calculul hidraulic (în continuare - GR).

Pe baza acesteia, informațiile sunt obținute pe următorii indicatori:

• diametrul optim al conductelor, care, atunci când presiunea va scădea, va putea trece o cantitate dată de lichid de răcire;
• curgerea lichidului de răcire într-o anumită zonă;
• viteza apei;
• valoare de rezistivitate.

Înainte de a începe calculele, pentru a simplifica calculele, ele prezintă o diagramă spațială a sistemului pe care toate elementele sale sunt aranjate paralel între ele.

Diagrama prezintă un sistem de încălzire cu cablaj superior, mișcarea lichidului de răcire este un punct mort

Luați în considerare etapele principale ale calculelor de încălzire a apei.

GR al inelului principal de circulație

Metodologia de calcul GR se bazează pe presupunerea că în toate creșterile și ramurile diferențele de temperatură sunt aceleași.

Algoritmul de calcul este următorul:

1. În diagrama prezentată, ținând cont de pierderile de căldură, se aplică sarcini de căldură la aparatele de încălzire, ascensoare.
2. Pe baza schemei, alegeți inelul principal de circulație (în continuare - HCC). Particularitatea acestui inel este că presiunea de circulație pe lungimea unității a inelului are cea mai mică valoare.
3. HCC este împărțit în secțiuni cu consum constant de căldură. Pentru fiecare secțiune, indicați numărul, sarcina termică, diametrul și lungimea.

În sistemul vertical cu un singur tub, inelul prin care trece cel mai încărcat ascensor când apa curge într-un capăt mort sau de-a lungul rețelei trece este luat ca fcc. Am discutat mai detaliat despre legarea inelelor de circulație într-un sistem cu un singur tub și alegerea celui principal în articolul următor. Am acordat atenție separat ordinii calculelor, folosind un exemplu specific pentru claritate.

În sistemele verticale de tip două conducte, ccc-ul trece printr-un dispozitiv de încălzire mai mic, care are o sarcină maximă în timpul mișcării sau a apei asociate

Într-un sistem orizontal cu un singur tub, CCF trebuie să aibă cea mai mică presiune de circulație și o unitate de lungime a inelului. Pentru sisteme cu circulația naturală Situația este similară.

În cazul ridicătorilor GR dintr-un sistem vertical de un singur tub, coloanele de reglare a debitului, cu reglarea fluxului, având noduri unificate în compoziția lor, sunt considerate un singur circuit. Pentru colțarii cu secțiuni de închidere, se face separarea, ținând cont de distribuția apei în conducta fiecărui nod instrument.

Consumul de apă la un anumit amplasament este calculat după formula:

G_KONT = (3,6 × Q_KONT × β₁ × β₂) / ((t_r - t₀) × c)

În expresie, caracterele alfabetice au următoarele semnificații:

• Q_KONT - sarcina termică a circuitului;
• β_1, β₂ - coeficienți tabulari suplimentari, ținând cont de transferul de căldură din cameră;
• c - capacitatea termică a apei este de 4,187;
• T_r - temperatura apei în linia de alimentare;
• T₀ - temperatura apei în linia de retur.

După ce am stabilit diametrul și cantitatea de apă, este necesar să cunoaștem viteza de mișcare a acesteia și valoarea rezistivității R. Toate calculele sunt efectuate cel mai convenabil folosind programe speciale.

GH al inelului de circulație secundară

După GR al inelului principal, se determină presiunea în inelul mic de circulație format prin ridicatoarele cele mai apropiate, ținând cont că pierderile de presiune pot diferi cu cel mult 15% cu un impas și nu mai mult de 5% cu unul care trece.

Dacă nu este posibil să se coreleze pierderea de presiune, instalați o șaibă de accelerație, al cărei diametru este calculat folosind metode software.

Calcularea bateriilor pentru radiatoare

Să revenim la planul casei situate mai sus. Prin calcule, s-a constatat că pentru a menține echilibrul de căldură ar fi nevoie de 16 kW de energie. În această casă există 6 spații pentru diverse scopuri - living, baie, bucătărie, dormitor, coridor, hol de intrare.

Pe baza dimensiunilor structurii, puteți calcula volumul V:

V = 6 × 8 × 2,5 = 120 m³

În continuare, trebuie să găsiți cantitatea de energie termică pe m³. Pentru a face acest lucru, Q trebuie împărțit la volumul găsit, adică:

P = 16000/120 = 133 W pe m³

În continuare, trebuie să determinați câtă energie termică este necesară pentru o cameră. În diagrama, zona fiecărei camere a fost deja calculată.

Definiți volumul:

• o baie – 4.19×2.5=10.47;
• camera de zi – 13.83×2.5=34.58;
• bucătăria – 9.43×2.5=23.58;
• dormitorul – 10.33×2.5=25.83;
• coridor – 4.10×2.5=10.25;
• coridor – 5.8×2.5=14.5.

În calcule, trebuie să luați în considerare și camerele în care nu există baterii de încălzire, de exemplu, un coridor.

Coridorul este încălzit în mod pasiv, căldura va intra în el datorită circulației aerului termic în timpul mișcării oamenilor, prin uși etc.

Determinați cantitatea necesară de căldură pentru fiecare cameră, înmulțind volumul camerei cu indicatorul R.

Obținem puterea necesară:

• pentru baie - 10,47 × 133 = 1392 W;
• pentru camera de zi - 34,58 × 133 = 4599 W;
• pentru bucătărie - 23,58 × 133 = 3136 W;
• pentru dormitor - 25,83 × 133 = 3435 W;
• pentru coridor - 10,25 × 133 = 1363 W;
• pentru hol - 14,5 × 133 = 1889 W

Procedăm la calcularea bateriilor pentru calorifer. Vom folosi radiatoare de aluminiu, a căror înălțime este de 60 cm, puterea la o temperatură de 70 este de 150 wați.

Calculăm numărul necesar de baterii pentru calorifer:

• o baie – 1392/150=10;
• camera de zi – 4599/150=31;
• bucătăria – 3136/150=21;
• dormitorul – 3435/150=23;
• coridor – 1889/150=13.

Total necesar: 10 + 31 + 21 + 23 + 13 = 98 baterii pentru calorifer.

Site-ul nostru are și alte articole în care am examinat în detaliu procedura de efectuare a calculului termic al sistemului de încălzire, calculul pas cu pas al puterii caloriferelor și a conductelor de încălzire. Și dacă sistemul dvs. presupune prezența podelelor calde, atunci va trebui să efectuați calcule suplimentare.

Toate aceste probleme sunt tratate mai detaliat în următoarele articole:

• Calculul termic al unui sistem de încălzire: modul de calculare corectă a sarcinii pe un sistem
• Calcularea caloriferelor: modul de calculare a numărului și puterii necesare a bateriilor
• Calculul volumului conductei: principii de calcul și reguli de calcul în litri și metri cubi
• Cum se calculează un podea caldă folosind exemplul unui sistem de apă
• Calculul țevilor pentru încălzirea în pardoseală: tipuri de conducte, metode și treapta de instalare + calculul debitului

Concluzii și video util pe această temă

În videoclip puteți vedea un exemplu de calcul al încălzirii apei, care se realizează cu ajutorul programului Valtec:

Calculele hidraulice sunt efectuate cel mai bine folosind programe speciale care garantează o precizie ridicată a calculelor, luând în considerare toate nuanțele proiectării.

Sunteți specializat în calcularea sistemelor de încălzire care utilizează apa ca lichid de răcire și doriți să completați articolul nostru cu formule utile, să împărtășiți secrete profesionale?

Sau poate doriți să vă concentrați pe calcule suplimentare sau să evidențiați inexactități în calculele noastre? Vă rugăm să scrieți comentariile și recomandările dvs. în blocul din articol.