Bir ısıtma sisteminin termal hesaplanması: bir sistemdeki yükün nasıl doğru bir şekilde hesaplanacağı

Isıtma sisteminin tasarımı ve termal hesaplaması, ev ısıtmasının düzenlenmesinde zorunlu bir aşamadır. Hesaplama faaliyetlerinin ana görevi, kazan ve radyatör sisteminin optimal parametrelerini belirlemektir.

Katılıyorum, ilk bakışta sadece bir mühendis bir ısı mühendisliği hesaplaması yapabilir gibi görünebilir. Ancak, her şey çok karmaşık değildir. Eylemlerin algoritmasını bilmek, gerekli hesaplamaları bağımsız olarak gerçekleştirecektir.

Makale hesaplama prosedürünü ayrıntılı olarak açıklar ve gerekli tüm formülleri sağlar. Daha iyi bir anlayış için, özel bir ev için termal hesaplama örneği hazırladık.

Isıtmanın termal hesaplanması: genel sipariş

Isıtma sisteminin klasik termal hesaplaması, zorunlu aşamalı standart hesaplama yöntemlerini içeren birleştirilmiş bir teknik belgedir.

Ancak ana parametrelerin bu hesaplamalarını incelemeden önce, ısıtma sisteminin kavramına karar vermeniz gerekir.

Isıtma sistemi, zorla besleme ve odada istemsiz ısı giderimi ile karakterizedir.

Isıtma sisteminin hesaplanması ve tasarımının ana görevleri:

• ısı kaybını en güvenilir şekilde belirler;
• soğutucunun kullanım miktarını ve koşullarını belirlemek;
• üretim, yer değiştirme ve ısı transferi elemanlarını olabildiğince hassas bir şekilde seçer.

İnşaat sırasında ısıtma sistemleri Başlangıçta, ısıtma sisteminin kullanılacağı oda / binada çeşitli veriler toplamak gerekir. Sistemin termal parametrelerinin hesaplanmasını yaptıktan sonra aritmetik işlemlerin sonuçlarını analiz edin.

Elde edilen verilere dayanarak, ısıtma sisteminin bileşenleri sonraki satın alma, kurulum ve devreye alma ile seçilir.

Isıtma, bir oda / binada onaylanmış sıcaklık rejimini sağlamak için çok bileşenli bir sistemdir. Modern bir konutun iletişim kompleksinin ayrı bir parçasıdır

Belirtilen termal hesaplama yönteminin, gelecekteki ısıtma sistemini spesifik olarak tanımlayan çok sayıda miktarı doğru bir şekilde hesaplamanıza izin vermesi dikkat çekicidir.

Termal hesaplamanın bir sonucu olarak, aşağıdaki bilgiler mevcut olacaktır:

• ısı kaybı sayısı, kazan gücü;
• her oda için ayrı ayrı ısı radyatörü sayısı ve tipi;
• boru hattının hidrolik özellikleri;
• hacim, soğutma sıvısı hızı, ısı pompası gücü.

Termal hesaplama teorik bir taslak değildir, ancak bir ısıtma sisteminin bileşenlerini seçerken pratikte kullanılması önerilen oldukça doğru ve makul sonuçlardır.

Oda sıcaklığı standartları

Sistem parametrelerinin herhangi bir hesaplamasını yapmadan önce, minimum olarak, beklenen sonuçların sırasını bilmek ve formüllere ikame edilmesi veya bunlara yönlendirilmesi gereken bazı tablosal miktarların standart özelliklerine sahip olmak gerekir.

Bu sabitlerle parametre hesaplamaları yaparak, istenen dinamik veya sabit sistem parametresinin güvenilirliğinden emin olabilirsiniz.

Çeşitli amaçlara sahip tesisler için, konut ve konut dışı binaların sıcaklık koşulları için referans standartları vardır. Bu standartlar GOST olarak adlandırılmaktadır.

Bir ısıtma sistemi için, bu küresel parametrelerden biri, mevsim veya çevre koşullarından bağımsız olarak sabit olması gereken oda sıcaklığıdır.

Sıhhi standartlar ve yönetmeliklere göre, yılın yaz ve kış dönemlerine göre sıcaklık farklılıkları vardır. Klima sistemi yaz mevsiminde odanın sıcaklık rejiminden sorumludur, hesaplama prensibi ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. bu makale.

Ancak kışın oda sıcaklığı ısıtma sistemi tarafından sağlanır. Bu nedenle, sıcaklık aralıkları ve kış sezonu için sapma toleransları ile ilgileniyoruz.

Çoğu düzenleyici belge, bir kişinin bir odada rahat olmasını sağlayan aşağıdaki sıcaklık aralıklarını belirtir.

100 metreye kadar konut dışı ofis binaları için²:

• 22-24 ° C - optimum hava sıcaklığı;
• 1 ° C - izin verilen dalgalanma.

100 m'den fazla alana sahip ofis tipi binalar için² sıcaklık 21-23 ° C'dir. Endüstriyel tipte konut dışı tesisler için, sıcaklık aralıkları odanın amacına ve belirlenmiş emek koruma standartlarına bağlı olarak büyük ölçüde değişir.

Her kişi için konforlu oda sıcaklığı “kendisidir”.Birisi odada çok sıcak olmayı seviyor, oda serin olduğunda rahat biri - hepsi oldukça bireysel

Konutlara gelince: daireler, özel evler, mülkler, vb., Sakinlerin isteklerine göre ayarlanabilen belirli sıcaklık aralıkları vardır.

Yine de bir dairenin ve evin belirli odaları için:

• 20-22 ° C - konut, çocuk odası dahil, tolerans ± 2 ° С -
• 19-21 ° C - mutfak, tuvalet, tolerans ± 2 ° C;
• 24-26 ° C - banyo, duş, havuz, tolerans ± 1 ° C;
• 16-18 ° C - koridorlar, koridorlar, merdivenler, kiler, tolerans + 3 ° C

Odadaki sıcaklığı etkileyen ve ısıtma sistemini hesaplarken odaklanmanız gereken birkaç temel parametrenin olduğunu not etmek önemlidir: nem (% 40-60), havadaki oksijen ve karbondioksit konsantrasyonu (250: 1), hava hızı kütleler (0.13-0.25 m / s), vb.

Evde ısı kaybının hesaplanması

Termodinamiğin ikinci yasasına (okul fiziği) göre, daha az ısıtılmıştan daha fazla ısıtılmış mini veya makro nesnelere kendiliğinden enerji transferi yoktur. Bu yasanın özel bir örneği, iki termodinamik sistem arasında sıcaklık dengesi yaratma arzusudur.

Örneğin, ilk sistem -20 ° C sıcaklığa sahip bir ortam, ikinci sistem + 20 ° C iç sıcaklığa sahip bir yapıdır. Yukarıdaki kanuna göre, bu iki sistem enerji alışverişi yoluyla dengelenmeye çalışacaktır. Bu, ikinci sistemden ısı kaybı ve ilk sistemdeki soğutma ile gerçekleşir.

Ortam sıcaklığının özel evin bulunduğu enlemlere bağlı olduğunu kesinlikle söyleyebiliriz. Sıcaklık farkı binadan ısı kaçağı miktarını etkiler (+)

Isı kaybı, belirli bir nesneden (ev, apartman) ısının (enerjinin) istemsiz olarak salınması anlamına gelir. Sıradan bir daire için, bu işlem özel bir ev ile karşılaştırıldığında çok “fark edilir” değildir, çünkü daire binanın içinde yer alır ve diğer dairelere “bitişiktir”.

Dış duvarlar, zemin, çatı, pencereler ve kapılardan geçen özel bir evde, bir dereceye kadar, ısı “ayrılır”.

En olumsuz hava koşulları için ısı kaybı miktarını ve bu koşulların özelliklerini bilerek, ısıtma sisteminin gücünü yüksek doğrulukla hesaplamak mümkündür.

Bu nedenle, binadan ısı kaçağı hacmi aşağıdaki formülle hesaplanır:

Q = Q_zemin+ Q_duvar+ Q_pencere+ Q_çatı+ Q_kapı+ ... + Q_bennerede

Qi - bina kabuğunun eşit görünüşünden kaynaklanan ısı kaybı miktarı.

Formülün her bileşeni aşağıdaki formülle hesaplanır:

Q = S * ΔT / Rnerede

• S - ısı kaçağı, V;
• S - belirli bir yapı türünün alanı, sq. m;
• AT - ortam ve iç ortam hava sıcaklıklarındaki fark, ° C;
• R, - belirli bir yapı tipinin termal direnci, m²* ° C / W.

Gerçek malzemeler için termal direnç değerinin yardımcı masalardan alınması önerilir.

Ek olarak, aşağıdaki oran kullanılarak termal direnç elde edilebilir:

R = d / knerede

• R, - termal direnç, (m²* K) / W;
• k - malzemenin termal iletkenliği, W / (m²* K);
• d - bu malzemenin kalınlığı, m

Nemli bir çatı yapısına sahip eski evlerde, ısı sızıntısı binanın üst kısmından, yani çatı ve çatı katından gerçekleşir. İçin etkinlikler düzenlemek tavan yalıtımı veya çatı çatı yalıtımı Bu sorunu çöz.

Tavan boşluğunu ve çatıyı izole ederseniz, evden toplam ısı kaybı önemli ölçüde azaltılabilir

Evde yapılarda, havalandırma sistemlerinde, davlumbazlarda, açılır pencerelerde ve kapılarda çatlaklar nedeniyle birkaç çeşit ısı kaybı vardır. Ancak hacmini hesaba katmak mantıklı değildir, çünkü toplam büyük ısı kaçaklarının% 5'inden fazlasını oluşturmazlar.

Kazan gücünün belirlenmesi

Çevre ve evin içindeki sıcaklık arasındaki sıcaklık farkını korumak için, özel bir evin her odasında istenen sıcaklığı koruyan bağımsız bir ısıtma sistemine ihtiyaç vardır.

Isıtma sisteminin temeli farklıdır kazan türleri: sıvı veya katı yakıt, elektrik veya gaz.

Kazan, ısı üreten ısıtma sisteminin merkezi ünitesidir. Kazanın ana özelliği gücüdür, yani dönüşüm oranı birim zaman başına ısı miktarıdır.

Isıtma için ısı yükünü hesapladıktan sonra, gerekli nominal kazan gücünü elde ederiz.

Sıradan çok odalı bir daire için, kazan gücü alan ve belirli güç yoluyla hesaplanır:

P_kazan= (S_oda* P_belirli)/10nerede

• S_oda - ısıtılan odanın toplam alanı;
• P_udellnaya - iklim koşullarına göre özgül güç.

Ancak bu formül, özel bir evde yeterli olan ısı kaybını dikkate almaz.

Bu parametreyi dikkate alan başka bir ilişki var:

P_kazan= (S_kayıp* S) / 100nerede

• P_kazan - kazan gücü;
• S_kayıp - ısı kaybı;
• S - ısıtmalı alan.

Kazanın nominal kapasitesi arttırılmalıdır. Banyo ve mutfak için su ısıtmak için bir kazan kullanılması planlanıyorsa, bir rezerv gereklidir.

Özel evlerin çoğu ısıtma sisteminde, soğutma suyu tedarikinin depolanacağı bir genleşme tankı kullanmanız önerilir. Her özel evin sıcak suya ihtiyacı vardır

Son formülde kazan güç rezervini sağlamak için, güvenlik faktörü K'nın eklenmesi gerekir:

P_kazan= (S_kayıp* S * K) / 100nerede

K - 1.25'e eşit olacak, yani kazanın tasarım kapasitesi% 25 artırılacak.

Böylece, kazan kapasitesi, binanın odalarında standart hava sıcaklığını muhafaza etme ve aynı zamanda evde ilk ve ek sıcak su hacmine sahip olma fırsatı sağlar.

Radyatör seçiminin özellikleri

Bir odada ısı sağlamak için standart bileşenler radyatörler, paneller, yerden ısıtma sistemleri, konvektörler vb. Dir. Bir ısıtma sisteminin en yaygın parçaları radyatörlerdir.

Bir ısı radyatörü, yüksek ısı dağılımı olan alaşımdan yapılmış modüler tipte özel içi boş bir tasarımdır. Çelik, alüminyum, dökme demir, seramik ve diğer alaşımlardan yapılmıştır. Isıtma radyatörünün çalışma prensibi, soğutucudan odanın boşluğuna “taç yaprakları” yoluyla enerji emisyonuna indirgenir.

Alüminyum ve bimetal ısıtma radyatörü, büyük dökme demir pillerin yerini aldı. Üretim kolaylığı, yüksek ısı dağılımı, başarılı inşaat ve tasarım, bu ürünü bir odaya ısı yaymak için popüler ve yaygın bir araç haline getirdi.

Birkaç teknik var ısıtma radyatörlerinin hesaplanması odada. Aşağıdaki yöntemler listesi, artan doğruluk sırasına göre sıralanmıştır.

Hesaplama seçenekleri:

1. Bölgeye göre. N = (S * 100) / C, burada N bölüm sayısıdır, S odanın alanıdır (m²), C - radyatörün bir bölümünden ısı transferi (W, pasaport veya ürün sertifikasından alınır), 100 W - 1 m ısıtmak için gereken ısı akışı miktarı² (ampirik değer). Soru ortaya çıkıyor: odanın tavanının yüksekliği nasıl dikkate alınır?
2. Hacme göre. N = (S * H ​​* 41) / C, burada N, S, C benzerdir. N - oda yüksekliği, 41 W - 1 m ısıtmak için gerekli olan ısı akışı miktarı³ (ampirik değer).
3. Katsayılara göre. N = (100 * S * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C, burada N, S, C ve 100 benzerdir. k1 - bir odanın penceresinin çift camlı penceresindeki kamera sayısını dikkate alarak, k2 - duvarların ısı yalıtımı, k3 - pencere alanının odanın alanına oranı, k4 - kışın en soğuk haftasında ortalama eksi sıcaklık, k5 - odanın dış duvarlarının sayısı (“dışarıya”), k6 - üstten oda tipi, k7 - tavan yüksekliği.

Bu, bölüm sayısını hesaplamak için en doğru seçenektir. Doğal olarak, hesaplamaların kesirli sonuçları her zaman bir sonraki tam sayıya yuvarlanır.

Su temini hidrolik hesabı

Tabii ki, ısıtma için ısıyı hesaplamanın “resmi”, soğutucu sıvının hacmi ve hızı gibi özellikler hesaplanmadan tamamlanamaz.Çoğu durumda, soğutucu sıvı veya gaz halinde agrega halinde sıradan sudur.

Soğutma sıvısının gerçek hacminin, ısıtma sistemindeki tüm boşlukların toplanmasıyla hesaplanması tavsiye edilir. Tek devreli bir kazan kullanırken, bu en iyi seçenektir. Isıtma sisteminde çift devreli kazanlar kullanırken, hijyenik ve diğer evsel amaçlar için sıcak su maliyetlerini dikkate almak gerekir

Sakinlere sıcak su sağlamak ve soğutucuyu ısıtmak için çift devreli bir kazan tarafından ısıtılan su hacminin hesaplanması, ısıtma devresinin iç hacminin ve ısıtılmış sudaki kullanıcıların gerçek ihtiyaçlarının toplanmasıyla yapılır.

Isıtma sistemindeki sıcak su hacmi aşağıdaki formülle hesaplanır:

W = k * Pnerede

• W - ısı taşıyıcının hacmi;
• P - ısıtma kazanının gücü;
• k - güç faktörü (birim güç başına litre sayısı 13.5, aralık 10-15 litredir).

Sonuç olarak, son formül şöyle görünür:

W = 13,5 * P

Soğutma sıvısı hızı, sistemdeki sıvı sirkülasyon hızını karakterize eden ısıtma sisteminin nihai dinamik değerlendirmesidir.

Bu değer, boru hattının tipini ve çapını değerlendirmeye yardımcı olur:

V = (0,86 * P * μ) / ΔTnerede

• P - kazan gücü;
• μ - kazan verimliliği;
• AT - verilen su ile dönüş suyu arasındaki sıcaklık farkı.

Yukarıdaki yöntemleri kullanma hidrolik hesaplama, gelecekteki ısıtma sisteminin “temeli” olan gerçek parametreler elde etmek mümkün olacaktır.

Termal Hesaplama Örneği

Isı hesaplama örneği olarak, dört oturma odası, bir mutfak, bir banyo, bir "kış bahçesi" ve hizmet odaları ile sıradan bir 1 katlı ev vardır.

Temel monolitik betonarme döşeme (20 cm), dış duvarlar sıva ile beton (25 cm), çatı ahşap kirişlerle kaplıdır, çatı metal kiremit ve mineral yün (10 cm)

Hesaplamalar için gerekli olan evin başlangıç ​​parametrelerini belirtin.

Binanın boyutları:

• kat yüksekliği - 3 m;
• binanın önünde ve arkasında küçük bir pencere 1470 * 1420 mm;
• cephenin büyük penceresi 2080 * 1420 mm;
• giriş kapıları 2000 * 900 mm;
• arka kapılar (terasa çıkış) 2000 * 1400 (700 + 700) mm.

Binanın toplam genişliği 9,5 m², uzunluk 16 m². Sadece oturma odaları (4 adet), bir banyo ve bir mutfak ısıtılacaktır.

Duvarlardaki ısı kaybını dış duvarların alanından doğru bir şekilde hesaplamak için, tüm pencere ve kapıların alanını çıkarmanız gerekir - bu, termal direnci ile tamamen farklı bir malzeme türüdür.

Homojen malzemelerin alanlarını hesaplayarak başlıyoruz:

• taban alanı - 152 m²;
• çatı alanı - 180 m² , tavan yüksekliği 1.3 m ve pistin genişliği dikkate alınarak - 4 m;
• pencere alanı - 3 * 1.47 * 1.42 + 2.08 * 1.42 = 9.22 m²;
• kapı alanı - 2 * 0.9 + 2 * 2 * 1.4 = 7.4 m².

Dış duvarların alanı 51 * 3-9.22-7.4 = 136.38 m olacaktır².

Her malzeme üzerindeki ısı kaybının hesaplanmasına devam ediyoruz:

• S_zemin= S * 8T k / d = 152 * 20 * 0.2 / 1.7 = 357.65 W;
• S_çatı= 180 * 40 * 0.1 / 0.05 = 14400 W;
• S_pencere= 9,22 * 40 * 0,36 / 0,5 = 265,54 W;
• S_kapı= 7.4 * 40 * 0.15 / 0.75 = 59.2 W;

Q yanı sıra_duvar 136.38 * 40 * 0.25 / 0.3 = 4546'ya eşdeğerdir. Tüm ısı kayıplarının toplamı 19628,4 watt olacaktır.

Sonuç olarak, kazanın gücünü hesaplıyoruz: P_kazan= Q_kayıp* 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.

Odalardan biri için radyatör bölümlerini hesaplayacağız. Diğerleri için hesaplamalar benzerdir. Örneğin, köşe odası (diyagramın sol, alt köşesi) 10.4 m2'dir.

Bu nedenle, 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.

Bu oda için, 180 watt'lık bir ısı transferi olan bir ısıtma radyatörünün 9 bölümü gereklidir.

Sistemdeki soğutma suyu miktarının hesaplanmasına dönüyoruz - W = 13.5 * P = 13.5 * 21 = 283.5 litre. Bu nedenle, soğutma sıvısı hızı: V = (0.86 * P * μ) / ∆T = (0.86 * 21000 * 0.9) /20=812.7 l.

Sonuç olarak, sistemdeki toplam soğutma sıvısı hacminde tam bir devir, bir saatte 2.87 kez eşdeğer olacaktır.

Termal hesaplama ile ilgili çeşitli makaleler, ısıtma sistemi elemanlarının kesin parametrelerini belirlemeye yardımcı olacaktır:

1. Özel bir evin ısıtma sisteminin hesaplanması: kurallar ve hesaplama örnekleri
2. Bir binanın termoteknik hesaplaması: hesaplama yapmak için spesifikler ve formüller + pratik örnekler

Konu hakkında sonuçlar ve faydalı video

Özel bir ev için ısıtma sisteminin basit bir hesaplaması aşağıdaki incelemede sunulmuştur:

Bir binanın ısı kaybını hesaplamak için tüm incelikler ve genel olarak kabul edilen yöntemler aşağıda gösterilmiştir:

Tipik bir özel evde ısı kaçaklarını hesaplamak için başka bir seçenek:

Bu video, bir evi ısıtmak için bir enerji taşıyıcısının dolaşımının özelliklerinden bahsediyor:

Isıtma sisteminin termal hesaplaması doğada bireyseldir, doğru ve doğru bir şekilde yapılmalıdır. Hesaplamalar ne kadar doğru yapılırsa, operasyon sırasında bir kır evinin sahiplerine fazla ödeme yapmak o kadar az olacaktır.

Isıtma sisteminin termal hesaplamasında deneyiminiz var mı? Veya konu hakkında sorularınız mı var? Lütfen fikrinizi paylaşın ve yorum bırakın. Geri bildirim bloğu aşağıda bulunur.