Термички прорачун грејног система: како правилно израчунати оптерећење на систему

Дизајн и топлотни прорачун система грејања је обавезна фаза у уређењу грејања куће. Главни задатак рачунарских активности је одредити оптималне параметре котла и система радијатора.

Слажете се, на први поглед може се чинити да само инжењер може извршити прорачун топлотног инжењерства. Међутим, није све тако компликовано. Познавајући алгоритам акција, испоставиће се да независно обавља потребне прорачуне.

У чланку се детаљно наводи поступак израчуна и дају све потребне формуле. За боље разумевање, припремили смо пример топлотног израчуна за приватну кућу.

Термички прорачун грејања: општи редослед

Класични топлотни прорачун система грејања је консолидовани технички документ, који укључује обавезне фазне стандардне методе прорачуна.

Али пре него што проучите ове прорачуне главних параметара, морате одлучити о концепту самог система грејања.

Систем грејања карактерише присилно снабдевање и ненамерно уклањање топлоте у соби.

Главни задаци прорачуна и дизајна система грејања:

• најпоузданије одредити губитак топлоте;
• одредити количину и услове коришћења расхладне течности;
• одаберите елементе стварања, премештања и преноса топлоте што је прецизније могуће.

Током изградње грејни системи Потребно је у почетку прикупити различите податке о соби / згради у којој ће се користити систем грејања. Након извршења израчуна топлотних параметара система, анализирајте резултате аритметичких операција.

На основу добијених података, бирају се компоненте система грејања са накнадном набавком, уградњом и пуштањем у рад.

Грејање је вишекомпонентни систем за обезбеђивање одобреног температурног режима у соби / згради. То је посебан део комуникационог комплекса модерног стамбеног простора

Значајно је да наведена метода топлотног израчуна омогућава тачно израчунавање великог броја количина које посебно описују будући систем грејања.

Као резултат топлотног израчуна биће доступне следеће информације:

• број губитака топлоте, снага котла;
• број и врста топлотних радијатора за сваку просторију посебно;
• хидрауличке карактеристике цевовода;
• запремина, брзина расхладне течности, снага топлотне пумпе.

Термички прорачун није теоретски контура, већ прилично тачни и разумни резултати, који се препоручују у пракси приликом одабира компоненти грејног система.

Стандарди собне температуре

Пре било каквог израчунавања системских параметара потребно је, у најмању руку, знати редослед очекиваних резултата, као и стандардизоване карактеристике неких табеларних величина које је потребно заменити у формуле или на њих оријентисати.

Извођењем израчунавања параметара с таквим константама можете бити сигурни у поузданост жељених динамичких или константних параметара система.

За просторе разних намена постоје референтни стандарди за температурне услове стамбених и нестамбених просторија. Ови стандарди су записани у такозваном ГОСТ-у

За систем грејања један од тих глобалних параметара је собна температура, која треба да буде константна без обзира на годишње доба или услове окружења.

Према прописима санитарних стандарда и прописа, постоје разлике у температури у односу на летњи и зимски период у години. Клима уређај је одговоран за температурни режим просторије у летњој сезони, а принцип његовог израчунавања је детаљно описан у овај чланак.

Али зими температуру у просторији обезбеђује систем грејања. Због тога нас занимају температурни распони и њихове толеранције на одступања за зимску сезону.

Већина регулаторних докумената одређује следећа подручја температуре, која омогућавају човеку да се угодно осећа у соби.

За нестамбене пословне просторије до 100 м²:

• 22-24 ° Ц - оптимална температура ваздуха;
• 0 ° Ц - дозвољена флуктуација.

За канцеларијске просторе површине преко 100 м² температура је 21-23 ° Ц. За нестамбене просторе индустријског типа температуре варирају у зависности од намене собе и утврђених стандарда заштите на раду.

Удобна собна температура за сваку особу је „сопствена“.Неко воли да је у соби веома топло, неко угодно кад је соба цоол - све је то сасвим индивидуално

Што се тиче стамбених просторија: станова, приватних кућа, имања, итд., Постоје одређени температурни распони који се могу подесити у зависности од жеља становника.

А за специфичне собе стана и куће имамо:

• 20-22 ° Ц - стамбени простор, укључујући дечију собу, толеранција ± 2 ° С -
• 19-21 ° Ц - кухиња, тоалет, толеранција ± 2 ° Ц;
• 24-26 ° Ц - купка, туш, базен, толеранција ± 1 ° Ц;
• 16-18 ° Ц - ходници, ходници, степеништа, оставе, толеранција + 3 ° Ц

Важно је напоменути да постоји још неколико основних параметара који утичу на температуру у просторији и на које морате усредсредити када израчунавате систем грејања: влажност (40-60%), концентрација кисеоника и угљен диоксида у ваздуху (250: 1), брзина ваздуха. масе (0,13-0,25 м / с) итд.

Прорачун губитка топлоте у кући

Према другом закону термодинамике (школска физика), не долази до спонтаног преноса енергије са мање загрејаних на више загрејаних мини или макро објеката. Посебан случај овог закона је „жеља“ за стварањем температурне равнотеже између два термодинамичка система.

На пример, први систем је окружење са температуром од -20 ° Ц, други систем је зграда са унутрашњом температуром од + 20 ° Ц. Према горе наведеном закону, ова два система ће тежити равнотежи кроз размену енергије. То ће се догодити губитком топлоте из другог система и хлађењем у првом.

Дефинитивно можемо рећи да температура околине зависи од географске ширине на којој се приватна кућа налази. А температурна разлика утиче на количину цурења топлоте из зграде (+)

Под губитком топлоте подразумева се ненамерно ослобађање топлоте (енергије) из одређеног објекта (куће, стана). За обичан стан, овај поступак није толико „приметан“ у поређењу са приватном кућом, пошто се стан налази унутар зграде и „суседан је“ са осталим становима.

У приватној кући кроз спољне зидове, под, кров, прозоре и врата, у једној или другој мери, топлота „одлази“.

Знајући количину губитка топлоте за најнеповољније временске услове и карактеристике ових услова, могуће је с високом тачношћу израчунати снагу грејног система.

Дакле, запремина цурења топлоте из зграде израчунава се следећом формулом:

К = К_пол+ К_зид+ К_прозор+ К_кров+ К_врата+ ... + К_јагде

Ки - количину губитка топлоте услед једноличног изгледа шкољке зграде.

Свака компонента формуле израчунава се формулом:

К = С * ΔТ / Ргде

• К - цурење топлоте, В;
• С - површина одређене врсте грађевине, квадрат. м;
• ∆Т - разлика у температури спољне и унутрашње температуре, ° Ц;
• Р - топлотни отпор одређене врсте конструкције, м²* ° Ц / В.

Вредност топлотне отпорности за стварне материјале препоручује се узимати из помоћних табела.

Поред тога, топлотни отпор се може добити користећи следећи омјер:

Р = д / кгде

• Р - топлотни отпор, (м²* К) / В;
• к - топлотна проводљивост материјала, В / (м²* К);
• д - дебљина овог материјала, м

У старим кућама са влажном кровном конструкцијом долази до цурења топлоте кроз горњи део зграде, односно кроз кров и поткровље. Организовање догађаја за изолација плафона или изолација поткровља решите овај проблем.

Ако изолирате поткровни простор и кров, тада се укупни губици топлоте из куће могу значајно смањити

У кући постоји још неколико врста губитка топлине кроз пукотине на конструкцијама, вентилациони систем, навлака за шпорет, отварање прозора и врата. Али узимати у обзир њихов обим нема смисла, јер они чине не више од 5% укупног броја великих пропуштања топлоте.

Одређивање снаге котла

За одржавање температурне разлике између околине и температуре унутар куће, потребан је независни систем грејања који одржава жељену температуру у свакој соби приватне куће.

Основе система грејања су различите врсте котлова: течно или чврсто гориво, електрично или гасно.

Котао је централна јединица система грејања која производи топлоту. Главна карактеристика котла је његова снага, наиме, стопа конверзије је количина топлоте по јединици времена.

Након израчуна топлотног оптерећења за грејање, добијамо потребну називну снагу котла.

За обичан вишесобни стан снага котла израчунава се према површини и специфичној снази:

П_бојлер= (С_{просторије}* П_{специфичне})/10где

• С_{просторије} - укупна површина грејане просторије;
• П_{преурањен} - специфична снага у односу на климатске услове.

Али ова формула не узима у обзир губитак топлоте, што је довољно у приватној кући.

Постоји још један однос који узима у обзир овај параметар:

П_бојлер= (К_губици* С) / 100где

• П_бојлер - снага котла;
• К_губици - губитак топлоте;
• С - грејан простор.

Називни капацитет котла мора се повећати. Резерва је неопходна ако се планира употреба бојлера за грејање воде за купатило и кухињу.

У већини система грејања приватних кућа препоручује се коришћење експанзијског резервоара у коме ће се складиштити довод расхладне течности. Свакој приватној кући треба топла вода

Да би се обезбедила резерва снаге котла у последњој формули, потребно је додати фактор сигурности К:

П_бојлер= (К_губици* С * К) / 100где

За - биће једнак 1,25, односно пројектан капацитет котла биће повећан за 25%.

Дакле, капацитет котла пружа могућност одржавања стандардне температуре ваздуха у просторијама зграде, као и почетну и додатну запремину топле воде у кући.

Карактеристике избора радијатора

Стандардне компоненте за обезбеђивање топлоте у соби су радијатори, плоче, системи подног грејања, конвектори итд. Најчешћи делови система грејања су радијатори.

Топлотни радијатор је посебан шупљи дизајн модуларног типа израђеног од легуре са великим расипањем топлоте. Израђује се од челика, алуминијума, ливеног гвожђа, керамике и других легура. Принцип рада радијатора за грејање своди се на емисију енергије из расхладне течности у простор просторије кроз "латице".

Алуминијумски и биметални радијатор грејања заменио је масивне батерије од ливеног гвожђа. Једноставност производње, велика дисипација топлоте, успешна конструкција и дизајн учинили су овај производ популарним и широко распрострањеним алатом за зрачење топлоте у соби.

Постоји неколико техника прорачун грејних радијатора у соби. Следећа листа метода је сортирана према све већој тачности.

Опције израчунавања:

1. По подручју. Н = (С * 100) / Ц, где је Н број секција, С је површина собе (м²), Ц - пренос топлоте са једног дела радијатора (В, узет из пасоша или сертификата о производу), 100 В - количина топлотног тока која је потребна за грејање 1 м² (емпиријска вредност). Поставља се питање: како узети у обзир висину плафона собе?
2. По запремини. Н = (С * Х * 41) / Ц, где су Н, С, Ц слични. Н - висина просторије, 41 В - количина топлотног тока, неопходна за загревање 1 м³ (емпиријска вредност).
3. Према коефицијентима. Н = (100 * С * к1 * к2 * к3 * к4 * к5 * к6 * к7) / Ц, где су Н, С, Ц и 100 слични. к1 - узимајући у обзир број камера у двоструком застакљеном прозору просторије собе, к2 - топлотна изолација зидова, к3 - однос површине прозора према површини собе, к4 - просечна минус температура у најхладнијој недељи зиме, к5 - број спољних зидова просторије (који „излазе напоље“), к6 - врста собе на врху, к7 - висина плафона.

Ово је најтачнија опција за израчунавање броја одсека. Наравно, фракциони резултати израчуна увек су заокружени на следећи цели број.

Хидраулички прорачун водоснабдевања

Наравно, „слика“ израчунавања топлоте за грејање не може бити потпуна без израчунавања карактеристика као што су запремина и брзина расхладне течности.У већини случајева, расхладна течност је обична вода у течном или гасовитом стању агрегације.

Стварна запремина расхладне течности препоручује се израчунати збрајањем свих шупљина у систему грејања. Када користите котао са једним кругом, ово је најбоља опција. При кориштењу котлова двокружног круга у систему грејања потребно је узети у обзир трошкове топле воде за хигијенске и друге кућне потребе

Прорачун запремине воде загреване двокружним котлом за снабдевање становника топлом водом и загревањем расхладне течности врши се сабирањем унутрашње запремине круга грејања и стварних потреба корисника у загрејаној води.

Количина топле воде у систему грејања израчунава се формулом:

В = к * Пгде

• В - запремина носача топлоте;
• П - снага котла за грејање;
• к - фактор снаге (број литара по јединици снаге је 13,5, распон је 10-15 литара).

Као резултат, коначна формула изгледа овако:

В = 13,5 * П

Брзина расхладне течности је коначна динамичка процена грејног система, која карактерише брзину циркулације течности у систему.

Ова вредност помаже да се процени тип и пречник цевовода:

В = (0,86 * П * μ) / ΔТгде

• П - снага котла;
• μ - ефикасност котла;
• ∆Т - температурна разлика између испоручене и повратне воде.

Користећи горе наведене методе хидраулички прорачун, биће могуће добити стварне параметре, који су „темељ“ будућег система грејања.

Пример топлотног израчуна

Као пример израчуна топлоте, налази се обична једноспратна кућа са четири дневне собе, кухињом, купатилом, „зимском баштом“ и помоћним просторијама.

Темељ је направљен од монолитне армирано-бетонске плоче (20 цм), спољни зидови су бетонски (25 цм) малтерима, кров је прекривен дрвеним гредама, кров је металним цријепом и минералном вуном (10 цм)

Означите почетне параметре куће, неопходне за прорачун.

Димензије зграде:

• висина пода - 3 м;
• мали прозор предњег и задњег дела зграде 1470 * 1420 мм;
• велики прозор фасаде 2080 * 1420 мм;
• улазна врата 2000 * 900 мм;
• задња врата (излаз на терасу) 2000 * 1400 (700 + 700) мм.

Укупна ширина зграде 9,5 м², дужина 16 м². Грејаће се само дневни боравак (4 ком.), Купатило и кухиња.

Да бисте тачно израчунали губитак топлоте на зидовима из подручја спољних зидова, потребно је да одузмете површину свих прозора и врата - ово је потпуно другачија врста материјала са својом топлотном отпорношћу

Започињемо израчунавањем површина хомогених материјала:

• површина - 152 м²;
• површина крова - 180 м² с обзиром на висину поткровља 1,3 м и ширину стазе - 4 м;
• површина прозора - 3 * 1,47 * 1,42 + 2,08 * 1,42 = 9,22 м²;
• површина врата - 2 * 0,9 + 2 * 2 * 1,4 = 7,4 м².

Површина спољних зидова биће 51 * 3-9,22-7,4 = 136,38 м².

Прелазимо на прорачун губитка топлоте за сваки материјал:

• К_пол= С * ΔТ * к / д = 152 * 20 * 0,2 / 1,7 = 357,65 В;
• К_кров= 180 * 40 * 0,1 / 0,05 = 14400 В;
• К_прозор= 9,22 * 40 * 0,36 / 0,5 = 265,54 В;
• К_врата= 7.4 * 40 * 0.15 / 0.75 = 59.2 В;

Као и К_зид еквивалентно 136,38 * 40 * 0,25 / 0,3 = 4546. Збир свих топлотних губитака износиће 19628,4 вата.

Као резултат, израчунавамо снагу котла: П_бојлер= К_губици* С_{грејање_соба}* К / 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 кВ.

Израчунаћемо број секција радијатора за једну од просторија. За све остале прорачуне су сличне. На пример, угаона соба (леви, доњи угао дијаграма) је 10,4 м2.

Стога је Н = (100 * к1 * к2 * к3 * к4 * к5 * к6 * к7) / Ц = (100 * 10,4 * 1,0 * 1,0 * 0,9 * 1,3 * 1,2 * 1,0 * 1,05) /180=8,5176=9.

За ову собу потребно је 9 секција радијатора за грејање са преносом топлоте од 180 вата.

Окренимо се израчуну количине расхладне течности у систему - В = 13,5 * П = 13,5 * 21 = 283,5 литара. Стога ће брзина расхладне течности бити: В = (0,86 * П * μ) / ∆Т = (0,86 * 21000 * 0,9) /20=812,7 л.

Као резултат, потпуна обртаја укупне запремине расхладне течности у систему биће еквивалентна 2,87 пута у једном сату.

Избор чланака о топлотном прорачуну помоћи ће у одређивању тачних параметара елемената система грејања:

1. Прорачун система грејања приватне куће: правила и примери израчуна
2. Термотехнички прорачун зграде: специфичности и формуле за рачунање + практични примери

Закључци и корисни видео о овој теми

Једноставни прорачун система грејања за приватну кућу представљен је у следећем прегледу:

Све суптилности и опште прихваћене методе за прорачун топлотног губитка зграде приказане су у наставку:

Још једна могућност израчунавања топлотних цурења у типичној приватној кући:

Овај видео говори о карактеристикама циркулације енергетског носача за грејање куће:

Термички прорачун система грејања је индивидуалан по природи, мора се извршити правилно и тачно. Што су тачнији прорачуни извршени, мање ће морати преплатити власници сеоске куће током рада.

Имате ли искуства у извођењу термичког израчуна система грејања? Или имате питања о овој теми? Молимо Вас да поделите своје мишљење и оставите коментаре. Блок за повратне информације налази се испод.