Termisk beräkning av ett värmesystem: hur man beräknar belastningen på ett system korrekt

Konstruktion och termisk beräkning av värmesystemet är ett obligatoriskt skede vid arrangemang av hemvärme. Beräkningsaktivitetens huvuduppgift är att bestämma de optimala parametrarna för pannan och kylarsystemet.

Håller med, vid första anblicken kan det tyckas att bara en ingenjör kan utföra en värmekonstruktion. Men inte allt är så komplicerat. Genom att känna till åtgärdsalgoritmen kommer det att visa sig självständigt göra nödvändiga beräkningar.

Artikeln redovisar i detalj beräkningsproceduren och innehåller alla nödvändiga formler. För en bättre förståelse har vi förberett ett exempel på termisk beräkning för ett privat hus.

Termisk beräkning av värme: allmän ordning

Den klassiska termiska beräkningen av värmesystemet är ett konsoliderat tekniskt dokument som innehåller obligatoriska fasbaserade beräkningsmetoder.

Men innan du studerar dessa beräkningar av huvudparametrarna, måste du bestämma om själva värmesystemets koncept.

Värmesystemet kännetecknas av tvångsförsörjning och ofrivillig värmeavtagning i rummet.

De viktigaste uppgifterna för beräkning och design av värmesystemet:

• bestämmer pålitligast värmeförlust;
• bestämma mängden och villkoren för användning av kylvätskan;
• välj elementen generering, förskjutning och värmeöverföring så exakt som möjligt.

Under konstruktion värmesystem Det är nödvändigt att inledningsvis samla in en mängd information om rummet / byggnaden där värmesystemet kommer att användas. Efter att ha gjort beräkningen av systemets termiska parametrar, analysera resultaten av aritmetiska operationer.

Baserat på erhållna data väljs värmesystemets komponenter med efterföljande inköp, installation och idrifttagning.

Uppvärmning är ett multikomponentsystem för att säkerställa den godkända temperaturregimen i ett rum / byggnad. Det är en separat del av kommunikationskomplexet i ett modernt bostad

Det är anmärkningsvärt att den angivna metoden för termisk beräkning låter dig exakt beräkna ett stort antal kvantiteter som specifikt beskriver det framtida värmesystemet.

Som ett resultat av termisk beräkning kommer följande information att finnas tillgänglig:

• antal värmeförluster, pannkraft;
• antal och typ av värmeelement för varje rum separat;
• rörledningens hydrauliska egenskaper;
• volym, kylvätskehastighet, värmepumpseffekt.

Termisk beräkning är inte en teoretisk beskrivning, utan ganska exakta och rimliga resultat, som rekommenderas att användas i praktiken när du väljer komponenter i ett värmesystem.

Rumstemperaturstandarder

Innan man gör några beräkningar av systemparametrarna är det nödvändigt, åtminstone, att känna till de förväntade resultatens ordning, liksom att ha standardiserade egenskaper för vissa tabellmängder som behöver ersättas i formlerna eller orienteras på dem.

Genom att utföra parameterberäkningar med sådana konstanter kan du vara säker på tillförlitligheten för den önskade dynamiska eller konstanta systemparametern.

För lokaler av olika syften finns det referensstandarder för temperaturförhållanden för bostäder och andra lokaler. Dessa standarder är förankrade i den så kallade GOST

För ett värmesystem är en av dessa globala parametrar rumstemperaturen, som bör vara konstant oavsett säsong eller miljöförhållanden.

Enligt bestämmelserna i sanitära standarder och förordningar finns det temperaturskillnader i förhållande till sommaren och vintern under året. Luftkonditioneringssystemet ansvarar för temperaturen i rummet under sommarsäsongen, principen för dess beräkning beskrivs i detalj i den här artikeln.

Men rumstemperaturen på vintern tillhandahålls av värmesystemet. Därför är vi intresserade av temperaturintervall och deras toleranser för avvikelser för vintersäsongen.

De flesta regleringsdokument anger följande temperaturintervall som gör att en person kan vara bekväm i ett rum.

För kontorslokaler utanför bostäder upp till 100 m²:

• 22-24 ° C - optimal lufttemperatur;
• 1 ° C - tillåten svängning.

För lokaler av kontortyp med en yta på mer än 100 m² temperaturen är 21-23 ° C. För icke-bostadslokaler av industrityper varierar temperaturintervallen mycket beroende på syftet med rummet och de fastställda arbetsskyddsstandarderna.

Bekväm rumstemperatur för varje person är "egen."Någon gillar att vara väldigt varm i rummet, någon bekväm när rummet är coolt - det är helt individuellt

När det gäller bostadslokaler: lägenheter, privata hus, fastigheter etc. finns det vissa temperaturintervall som kan justeras beroende på boendeens önskemål.

Och ändå för specifika rum i en lägenhet och ett hus har vi:

• 20-22 ° C - bostäder, inklusive barns rum, tolerans ± 2 ° С -
• 19-21 ° C - kök, toalett, tolerans ± 2 ° C;
• 24-26 ° C - badkar, dusch, pool, tolerans ± 1 ° C;
• 16-18 ° C - korridorer, hallar, trapphus, trosor, tolerans + 3 ° C

Det är viktigt att notera att det finns flera fler grundläggande parametrar som påverkar temperaturen i rummet och som du måste fokusera på när du beräknar värmesystemet: luftfuktighet (40-60%), syre- och koldioxidkoncentration i luften (250: 1), lufthastighet massor (0,13-0,25 m / s), etc.

Beräkning av värmeförlust i huset

Enligt termodynamikens andra lag (skolfysik) sker det ingen spontan överföring av energi från mindre uppvärmda till mer uppvärmda mini- eller makroobjekt. Ett speciellt fall med denna lag är ”önskan” att skapa temperaturjämvikt mellan två termodynamiska system.

Till exempel är det första systemet en miljö med en temperatur på -20 ° C, det andra systemet är en byggnad med en innertemperatur på + 20 ° C. Enligt ovanstående lag kommer dessa två system att försöka balansera genom utbyte av energi. Detta kommer att ske genom värmeförlust från det andra systemet och nedkylning i det första.

Vi kan definitivt säga att omgivningstemperaturen beror på den latitud där det privata huset ligger. Och temperaturskillnaden påverkar mängden värmeläckage från byggnaden (+)

Med värmeförlust menas ofrivillig frisättning av värme (energi) från ett visst föremål (hus, lägenhet). För en vanlig lägenhet är denna process inte så "märkbar" i jämförelse med ett privat hus, eftersom lägenheten ligger i byggnaden och är "intill" andra lägenheter.

I ett privat hus genom ytterväggarna, golvet, taket, fönstren och dörrarna, till en eller annan grad, "lämnar" värmen.

Genom att känna till värmeförlusten för de mest ogynnsamma väderförhållandena och egenskaperna för dessa förhållanden, är det möjligt att beräkna kraften hos värmesystemet med hög noggrannhet.

Så, volymen av värmeläckage från byggnaden beräknas med följande formel:

Q = Q_våning+ Q_väggen+ Q_fönstret+ Q_taket+ Q_dörren+ ... + Q_jagvar

Qi - mängden värmeförlust från det enhetliga utseendet på byggnadens skal.

Varje komponent i formeln beräknas med formeln:

Q = S * ΔT / Rvar

• Q - värmeläckage, V;
• S - yta för en viss typ av struktur, kvm. m;
• AT - skillnaden i omgivnings- och inomhustemperaturer, ° C;
• R - termisk motstånd för en viss typ av konstruktion, m²* ° C / W.

Värdet på värmebeständighet för verkliga material rekommenderas att tas från hjälpbord.

Dessutom kan värmebeständighet erhållas med användning av följande förhållande:

R = d / kvar

• R - värmebeständighet, (m²* K) / W;
• k - materialets värmeledningsförmåga, W / (m²* K);
• d - tjockleken på detta material, m

I gamla hus med en fuktig takstruktur uppstår värmeläckage genom byggnadens övre del, nämligen genom taket och vinden. Att genomföra evenemang för takisolering eller takisolering lösa detta problem.

Om du isolerar vindutrymmet och taket kan den totala värmeförlusten från huset reduceras avsevärt

I huset finns det flera fler typer av värmeförlust genom sprickor i strukturerna, ventilationssystem, spisskåpa, öppningsfönster och dörrar. Men att ta hänsyn till deras volym är inte meningsfullt, eftersom de utgör högst 5% av det totala antalet huvudvärmeläckage.

Bestämning av pannkraften

För att upprätthålla temperaturskillnaden mellan miljön och temperaturen i huset behövs ett oberoende värmesystem som upprätthåller den önskade temperaturen i varje rum i ett privat hus.

Grunden för värmesystemet är olika typer av pannor: flytande eller fast bränsle, el eller gas.

Pannan är den centrala enheten i värmesystemet som genererar värme. Pannans huvudkarakteristik är dess kraft, nämligen konverteringsgraden är mängden värme per tidsenhet.

Efter beräkning av värmebelastningen för uppvärmning får vi den erforderliga nominella pannkraften.

För en vanlig lägenhet med flera rum beräknas pannkraften genom området och den specifika kraften:

P_panna= (S_rum* P_specifik)/10var

• S_rum - det totala området för det uppvärmda rummet;
• P_udellnaya - specifik effekt relativt klimatförhållandena.

Men denna formel tar inte hänsyn till värmeförlusten, som räcker i ett privat hus.

Det finns en annan relation som tar hänsyn till denna parameter:

P_panna= (Q_förlust* S) / 100var

• P_panna - pannkraft;
• Q_förlust - värmeförlust;
• S - uppvärmd yta.

Pannans nominella kapacitet måste ökas. En reserv är nödvändig om det är planerat att använda en panna för att värma vatten till badrummet och köket.

I de flesta värmesystem i privata hus rekommenderas att du använder en expansionsbehållare där tillförseln av kylvätska kommer att lagras. Varje privat hem behöver varmt vatten

För att tillhandahålla pannkraftreserven i den sista formeln är det nödvändigt att lägga till säkerhetsfaktorn K:

P_panna= (Q_förlust* S * K) / 100var

K - det kommer att vara lika med 1,25, det vill säga pannans designkapacitet kommer att ökas med 25%.

Pannans kapacitet ger således möjligheten att bibehålla standardlufttemperaturen i byggnadens rum, samt att ha en initial och ytterligare volym varmvatten i huset.

Funktioner i valet av radiatorer

Standardkomponenter för att tillhandahålla värme i ett rum är radiatorer, paneler, golvvärmesystem, konvektorer etc. De vanligaste delarna i ett värmesystem är radiatorer.

En värmestrålare är en speciell ihålig konstruktion av en modultyp tillverkad av legering med hög värmeavledning. Det är tillverkat av stål, aluminium, gjutjärn, keramik och andra legeringar. Funktionsprincipen för uppvärmningsradiatorn reduceras till utsläpp av energi från kylvätskan in i utrymmet i rummet genom "kronblad".

Kylare av aluminium och bimetalvärme ersatte massiva gjutjärnsbatterier. Enkel produktion, hög värmeavledning, framgångsrik konstruktion och design gjorde denna produkt till ett populärt och utbrett verktyg för utstrålning av värme i ett rum.

Det finns flera tekniker beräkning av värmeelement i rummet. Följande metodlista sorteras för att öka noggrannheten.

Beräkningsalternativ:

1. Efter område. N = (S * 100) / C, där N är antalet sektioner, S är området i rummet (m²), C - värmeöverföring från en del av kylaren (W, hämtad från passet eller produktcertifikatet), 100 W - mängden värmeflöde som krävs för uppvärmning 1 m² (empiriskt värde). Frågan uppstår: hur tar man hänsyn till höjden på takets rum?
2. Volym. N = (S * H ​​* 41) / C, där N, S, C liknar. N - rumshöjd, 41 W - mängden värmeflöde, som är nödvändig för uppvärmning av 1 m³ (empiriskt värde).
3. Enligt koefficienterna. N = (100 * S * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C, där N, S, C och 100 liknar. k1 - med beaktande av antalet kameror i ett dubbelglasfönster i rumets fönster, k2 - värmeisolering av väggar, k3 - förhållande mellan fönsterytan och rummet, k4 - genomsnitt minus temperatur i den kallaste veckan på vintern, k5 - antal ytterväggar i rummet (som "går utanför"), k6 - typ av rum på toppen, k7 - takhöjd.

Detta är det mest exakta alternativet för att beräkna antalet sektioner. Naturligtvis rundas alltid fraktionsresultaten av beräkningarna till nästa heltal.

Hydraulisk beräkning av vattentillförsel

Naturligtvis kan "bilden" av beräkning av värme för uppvärmning inte vara fullständig utan att beräkna sådana egenskaper som kylmedlets volym och hastighet.I de flesta fall är kylvätskan vanligt vatten i flytande eller gasformigt aggregeringstillstånd.

Den faktiska volymen för kylvätskan rekommenderas att beräknas genom att summera alla hålrummen i värmesystemet. När du använder en krets med en krets är detta det bästa alternativet. Vid användning av dubbla kretspannor i värmesystemet är det nödvändigt att ta hänsyn till kostnaderna för varmt vatten för hygieniska och andra hushållsändamål

Beräkning av volymen vatten uppvärmd med en dubbelkretspanna för att ge invånarna varmt vatten och värma kylvätskan görs genom att summera den inre volymen i värmekretsen och användarnas faktiska behov i uppvärmt vatten.

Volymen av varmt vatten i värmesystemet beräknas med formeln:

W = k * Pvar

• W - Volym av värmebärare;
• P - värmepannans kraft;
• k - effektfaktor (antalet liter per effektenhet är 13,5, intervallet 10-15 liter).

Som ett resultat ser den slutliga formeln så här:

W = 13,5 * P

Kylvätskehastigheten är den slutliga dynamiska bedömningen av värmesystemet, som kännetecknar hastigheten för fluidcirkulation i systemet.

Detta värde hjälper till att utvärdera rörledningens typ och diameter:

V = (0,86 * P * μ) / ATvar

• P - pannkraft;
• μ - panneffektivitet;
• AT - temperaturskillnad mellan det levererade vattnet och returvattnet.

Med hjälp av föregående metoder hydraulisk beräkning, kommer det att vara möjligt att få verkliga parametrar, som är grunden för det framtida värmesystemet.

Exempel på termisk beräkning

Som ett exempel på värmeberäkning finns det ett vanligt hus med 1 våning med fyra vardagsrum, ett kök, ett badrum, en "vinterträdgård" och tvättstugor.

Grunden är tillverkad av monolitisk armerad betongplatta (20 cm), ytterväggarna är betong (25 cm) med gips, taket är täckt med träbjälkar, taket är metallplattor och mineralull (10 cm)

Beteckna husets initiala parametrar, nödvändiga för beräkningarna.

Byggnadens mått:

• golvhöjd - 3 m;
• ett litet fönster på byggnadens främre och bakre del 1470 * 1420 mm;
• stort fönster på fasaden 2080 * 1420 mm;
• ingångsdörrar 2000 * 900 mm;
• bakdörrar (utgång till terrassen) 2000 * 1400 (700 + 700) mm.

Byggnadens totala bredd 9,5 m², längd 16 m². Endast vardagsrum (4 st.), Badrum och kök värms upp.

För att exakt beräkna värmeförlusten på väggarna från yttre väggarnas område måste du subtrahera ytan på alla fönster och dörrar - detta är en helt annan typ av material med dess termiska motstånd

Vi börjar med att beräkna områdena med homogena material:

• golvyta - 152 m²;
• takyta - 180 m² med tanke på höjden på vinden 1,3 m och bredden på loppet - 4 m;
• fönsteryta - 3 * 1,47 * 1,42 + 2,08 * 1,42 = 9,22 m²;
• dörryta - 2 * 0,9 + 2 * 2 * 1,4 = 7,4 m².

Ytterväggarnas yta kommer att vara 51 * 3-9,22-7,4 = 136,38 m².

Vi fortsätter med att beräkna värmeförlusten för varje material:

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

Såväl som Q_väggen motsvarande 136,38 * 40 * 0,25 / 0,3 = 4546. Summan av alla värmeförluster är 19628,4 watt.

Som ett resultat beräknar vi pannans effekt: P_panna= Q_förlust* 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.

Vi beräknar antalet sektioner av radiatorer för ett av rummen. För alla andra är beräkningarna liknande. Till exempel är hörnrummet (vänster, nedre hörnet av diagrammet) 10,4 m2.

Därför 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.

För det här rummet behövs 9 delar av en värmeradiator med en värmeöverföring på 180 watt.

Vi vänder oss till beräkningen av mängden kylvätska i systemet - W = 13,5 * P = 13,5 * 21 = 283,5 liter. Därför blir kylvätskehastigheten: V = (0,86 * P * μ) / ∆T = (0,86 * 21000 * 0,9) /20=812,7 l.

Som ett resultat kommer en full revolution av den totala volymen kylvätska i systemet att motsvara 2,87 gånger på en timme.

Ett urval av artiklar om termisk beräkning hjälper till att bestämma de exakta parametrarna för elementen i värmesystemet:

1. Beräkning av värmesystemet i ett privat hus: regler och exempel på beräkning
2. Termoteknisk beräkning av en byggnad: detaljer och formler för att utföra beräkningar + praktiska exempel

Slutsatser och användbar video om ämnet

En enkel beräkning av värmesystemet för ett privat hus presenteras i följande recension:

Nedan visas alla finesser och allmänt accepterade metoder för att beräkna värmeförlusten i en byggnad:

Ett annat alternativ för att beräkna värmeläckage i ett typiskt privat hus:

Den här videon talar om funktionerna i cirkulationen av en energibärare för att värma ett hem:

Den termiska beräkningen av värmesystemet är individuell och måste göras korrekt och korrekt. Ju mer exakta beräkningarna kommer att göras, desto mindre kommer att behöva betala för mycket för ägarna till ett hus på landet under drift.

Har du erfarenhet av att göra termisk beräkning av värmesystemet? Eller har du frågor om ämnet? Vänligen dela din åsikt och lämna kommentarer. Feedbackblocket finns nedan.