Tính toán nhiệt của hệ thống sưởi: cách tính chính xác tải trên hệ thống

Thiết kế và tính toán nhiệt của hệ thống sưởi ấm là một giai đoạn bắt buộc trong việc sắp xếp hệ thống sưởi ấm tại nhà. Nhiệm vụ chính của các hoạt động điện toán là xác định các thông số tối ưu của nồi hơi và hệ thống tản nhiệt.

Đồng ý, thoạt nhìn có vẻ như chỉ có một kỹ sư mới có thể thực hiện một phép tính kỹ thuật nhiệt. Tuy nhiên, không phải mọi thứ đều phức tạp như vậy. Biết thuật toán của các hành động, nó sẽ bật ra để thực hiện độc lập các tính toán cần thiết.

Bài viết đặt ra chi tiết thủ tục tính toán và cung cấp tất cả các công thức cần thiết. Để hiểu rõ hơn, chúng tôi đã chuẩn bị một ví dụ về tính toán nhiệt cho một ngôi nhà riêng.

Tính toán nhiệt của hệ thống sưởi: thứ tự chung

Tính toán nhiệt cổ điển của hệ thống sưởi ấm là một tài liệu kỹ thuật hợp nhất, bao gồm các phương pháp tính toán tiêu chuẩn theo giai đoạn bắt buộc.

Nhưng trước khi nghiên cứu các tính toán của các tham số chính, bạn cần quyết định về khái niệm hệ thống sưởi ấm.

Hệ thống sưởi ấm được đặc trưng bởi nguồn cung cấp cưỡng bức và loại bỏ nhiệt không tự nguyện trong phòng.

Các nhiệm vụ chính của tính toán và thiết kế hệ thống sưởi ấm:

• đáng tin cậy nhất xác định mất nhiệt;
• xác định lượng và điều kiện sử dụng chất làm mát;
• chọn các yếu tố tạo, dịch chuyển và truyền nhiệt càng chính xác càng tốt.

Trong quá trình thi công hệ thống sưởi ấm Ban đầu cần thu thập nhiều loại dữ liệu trong phòng / tòa nhà nơi sử dụng hệ thống sưởi ấm. Sau khi thực hiện tính toán các tham số nhiệt của hệ thống, hãy phân tích kết quả của các phép toán số học.

Dựa trên dữ liệu thu được, các thành phần của hệ thống sưởi ấm được chọn với việc mua, cài đặt và vận hành tiếp theo.

Hệ thống sưởi là một hệ thống đa thành phần để đảm bảo chế độ nhiệt độ được phê duyệt trong phòng / tòa nhà. Nó là một phần riêng biệt của tổ hợp truyền thông của một ngôi nhà hiện đại

Đáng chú ý là phương pháp tính toán nhiệt được chỉ định cho phép bạn tính toán chính xác một số lượng lớn mô tả cụ thể hệ thống sưởi ấm trong tương lai.

Theo kết quả tính toán nhiệt, các thông tin sau sẽ có sẵn:

• số lượng tổn thất nhiệt, công suất lò hơi;
• số lượng và loại tản nhiệt cho từng phòng riêng biệt;
• đặc tính thủy lực của đường ống;
• khối lượng, tốc độ làm mát, công suất bơm nhiệt.

Tính toán nhiệt không phải là một phác thảo lý thuyết, nhưng kết quả khá chính xác và hợp lý, được khuyến nghị sử dụng trong thực tế khi lựa chọn các thành phần của hệ thống sưởi ấm.

Tiêu chuẩn nhiệt độ phòng

Trước khi thực hiện bất kỳ tính toán nào về các tham số hệ thống, tối thiểu, cần phải biết thứ tự của các kết quả dự kiến, cũng như có các đặc tính tiêu chuẩn của một số đại lượng bảng cần được thay thế vào các công thức hoặc định hướng trên chúng.

Bằng cách thực hiện các tính toán tham số với các hằng số như vậy, bạn có thể chắc chắn về độ tin cậy của tham số hệ thống động hoặc hằng mong muốn.

Đối với các cơ sở của các mục đích khác nhau, có các tiêu chuẩn tham khảo cho các điều kiện nhiệt độ của cơ sở dân cư và không cư trú. Các tiêu chuẩn này được quy định trong cái gọi là GOST

Đối với một hệ thống sưởi ấm, một trong những thông số toàn cầu này là nhiệt độ phòng, không đổi bất kể mùa nào hay điều kiện môi trường.

Theo các quy định của tiêu chuẩn và quy định vệ sinh, có sự khác biệt về nhiệt độ so với mùa hè và mùa đông trong năm. Hệ thống điều hòa chịu trách nhiệm cho chế độ nhiệt độ của phòng trong mùa hè, nguyên tắc tính toán của nó được mô tả chi tiết trong bài viết này.

Nhưng nhiệt độ phòng trong mùa đông được cung cấp bởi hệ thống sưởi ấm. Do đó, chúng tôi quan tâm đến phạm vi nhiệt độ và dung sai của chúng đối với độ lệch cho mùa đông.

Hầu hết các tài liệu quy định chỉ định các phạm vi nhiệt độ sau đây, cho phép một người có thể thoải mái trong phòng.

Đối với mặt bằng văn phòng không dân cư lên đến 100 m²:

• 22-24 ° C - nhiệt độ không khí tối ưu;
• 1 ° C - dao động cho phép.

Đối với mặt bằng loại văn phòng có diện tích hơn 100 m² nhiệt độ là 21-23 ° C. Đối với các cơ sở không thuộc khu dân cư thuộc loại công nghiệp, nhiệt độ dao động rất lớn tùy thuộc vào mục đích của phòng và các tiêu chuẩn bảo hộ lao động được thiết lập.

Nhiệt độ phòng thoải mái cho mỗi người là của riêng. "Ai đó thích ấm áp trong phòng, ai đó thoải mái khi phòng mát mẻ - tất cả đều khá riêng biệt

Đối với mặt bằng nhà ở: căn hộ, nhà riêng, bất động sản, vv, có một số phạm vi nhiệt độ nhất định có thể được điều chỉnh tùy thuộc vào mong muốn của cư dân.

Và đối với các phòng cụ thể của một căn hộ và một ngôi nhà chúng ta có:

• 20-22 ° C - khu dân cư, bao gồm phòng trẻ em, dung sai ± 2 ° С -
• 19-21 ° C - bếp, nhà vệ sinh, dung sai ± 2 ° C;
• 24-26 ° C - tắm, tắm, hồ bơi, dung sai ± 1 ° C;
• 16-18 ° C - hành lang, hành lang, cầu thang, phòng chứa đồ, dung sai + 3 ° C

Điều quan trọng cần lưu ý là có một số thông số cơ bản khác ảnh hưởng đến nhiệt độ trong phòng và bạn cần tập trung vào khi tính toán hệ thống sưởi: độ ẩm (40-60%), nồng độ oxy và carbon dioxide trong không khí (250: 1), tốc độ không khí khối lượng (0,13-0,25 m / s), v.v.

Tính toán tổn thất nhiệt trong nhà.

Theo định luật thứ hai của nhiệt động lực học (vật lý học), không có sự truyền năng lượng tự phát từ các vật thể nhỏ hơn hoặc vĩ mô nóng hơn. Một trường hợp đặc biệt của luật này là mong muốn của người Hồi giáo để tạo ra trạng thái cân bằng nhiệt độ giữa hai hệ thống nhiệt động.

Ví dụ, hệ thống thứ nhất là môi trường có nhiệt độ -20 ° C, hệ thống thứ hai là tòa nhà có nhiệt độ bên trong + 20 ° C. Theo luật trên, hai hệ thống này sẽ tìm cách cân bằng thông qua trao đổi năng lượng. Điều này sẽ xảy ra thông qua mất nhiệt từ hệ thống thứ hai và làm mát trong lần đầu tiên.

Chúng tôi chắc chắn có thể nói rằng nhiệt độ môi trường xung quanh phụ thuộc vào vĩ độ mà nhà riêng được đặt. Và chênh lệch nhiệt độ ảnh hưởng đến lượng rò rỉ nhiệt từ tòa nhà (+)

Do mất nhiệt có nghĩa là sự giải phóng nhiệt (năng lượng) không tự nguyện từ một vật thể (nhà, căn hộ). Đối với một căn hộ bình thường, quá trình này không quá đáng chú ý so với một ngôi nhà riêng, vì căn hộ nằm bên trong tòa nhà và nằm ngay cạnh các căn hộ khác.

Trong một ngôi nhà riêng thông qua các bức tường bên ngoài, sàn nhà, mái nhà, cửa sổ và cửa ra vào, ở mức độ này hay mức độ khác, nhiệt độ lá Lá.

Biết được mức độ mất nhiệt cho các điều kiện thời tiết bất lợi nhất và đặc điểm của các điều kiện này, có thể tính toán công suất của hệ thống sưởi ấm với độ chính xác cao.

Vì vậy, khối lượng rò rỉ nhiệt từ tòa nhà được tính theo công thức sau:

Q = Q_{giới tính}+ Q_{bức tường}+ Q_{cửa sổ}+ Q_{mái nhà}+ Q_{cánh cửa}+ ... + Q_tôiở đâu

Tề - lượng mất nhiệt từ sự xuất hiện đồng đều của vỏ tòa nhà.

Mỗi thành phần của công thức được tính theo công thức:

Q = S * TT / Rở đâu

• Q - rò rỉ nhiệt, V;
• S - diện tích của một loại cấu trúc cụ thể, sq. m;
• T - sự khác biệt về nhiệt độ không khí xung quanh và trong nhà, ° C;
• R - điện trở nhiệt của một loại cấu trúc nhất định, m²* ° C / W.

Giá trị của điện trở nhiệt đối với vật liệu thực được khuyến nghị lấy từ các bảng phụ trợ.

Ngoài ra, độ bền nhiệt có thể đạt được bằng cách sử dụng tỷ lệ sau:

R = d / kở đâu

• R - điện trở nhiệt, (m²* K) / W;
• k - độ dẫn nhiệt của vật liệu, W / (m²* K);
• d - độ dày của vật liệu này, m

Trong những ngôi nhà cổ có cấu trúc lợp ẩm, sự rò rỉ nhiệt xảy ra qua phần trên của tòa nhà, cụ thể là qua mái và gác mái. Thực hiện các sự kiện cho trần cách nhiệt hoặc mái cách nhiệt giải quyết vấn đề này

Nếu bạn cách nhiệt không gian áp mái và mái nhà, thì tổng lượng nhiệt mất từ ​​ngôi nhà có thể giảm đáng kể

Trong nhà có thêm một số loại mất nhiệt thông qua các vết nứt trong các cấu trúc, hệ thống thông gió, mui bếp, mở cửa sổ và cửa ra vào. Nhưng để tính đến khối lượng của chúng không có ý nghĩa gì, vì chúng chiếm không quá 5% tổng số rò rỉ nhiệt lớn.

Xác định công suất lò hơi

Để duy trì sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường và nhiệt độ trong nhà, cần có một hệ thống sưởi ấm độc lập duy trì nhiệt độ mong muốn trong mỗi phòng của một ngôi nhà riêng.

Cơ sở của hệ thống sưởi ấm là khác nhau các loại nồi hơi: nhiên liệu lỏng hoặc rắn, điện hoặc gas.

Lò hơi là đơn vị trung tâm của hệ thống sưởi ấm tạo ra nhiệt. Đặc tính chính của lò hơi là công suất của nó, cụ thể là tốc độ chuyển đổi là lượng nhiệt trên một đơn vị thời gian.

Sau khi tính toán tải nhiệt để sưởi ấm, chúng tôi có được công suất lò hơi định mức cần thiết.

Đối với một căn hộ nhiều phòng thông thường, công suất lò hơi được tính thông qua diện tích và công suất cụ thể:

P_{nồi hơi}= (S_{cơ sở}* P_{cụ thể})/10ở đâu

• S_{cơ sở} - tổng diện tích của phòng nóng;
• P_{sớm phát triển} - sức mạnh cụ thể liên quan đến điều kiện khí hậu.

Nhưng công thức này không tính đến sự mất nhiệt, điều này là đủ trong một ngôi nhà riêng.

Có một mối quan hệ khác đưa tham số này vào tài khoản:

P_{nồi hơi}= (Q_{thua lỗ}* S) / 100ở đâu

• P_{nồi hơi} - công suất lò hơi;
• Q_{thua lỗ} - mất nhiệt;
• S - khu vực nóng.

Công suất định mức của lò hơi phải được tăng lên. Dự trữ là cần thiết nếu nó được lên kế hoạch sử dụng nồi hơi để đun nước cho phòng tắm và nhà bếp.

Trong hầu hết các hệ thống sưởi ấm của nhà riêng, bạn nên sử dụng bể mở rộng, trong đó nguồn cung cấp chất làm mát sẽ được lưu trữ. Mỗi nhà riêng đều cần nước nóng.

Để cung cấp cho dự trữ năng lượng lò hơi trong công thức cuối cùng, cần phải thêm hệ số an toàn K:

P_{nồi hơi}= (Q_{thua lỗ}* S * K) / 100ở đâu

Để - nó sẽ bằng 1,25, nghĩa là, công suất thiết kế của lò hơi sẽ được tăng thêm 25%.

Do đó, công suất lò hơi cung cấp cơ hội để duy trì nhiệt độ không khí tiêu chuẩn trong các phòng của tòa nhà, cũng như có một lượng nước nóng ban đầu và bổ sung trong nhà.

Các tính năng của việc lựa chọn bộ tản nhiệt

Các thành phần tiêu chuẩn để cung cấp nhiệt trong phòng là bộ tản nhiệt, tấm, hệ thống sưởi dưới sàn, bộ đối lưu, vv Các bộ phận phổ biến nhất của hệ thống sưởi là bộ tản nhiệt.

Một bộ tản nhiệt là một thiết kế rỗng đặc biệt của một loại mô-đun làm bằng hợp kim với khả năng tản nhiệt cao. Nó được làm bằng thép, nhôm, gang, gốm sứ và các hợp kim khác. Nguyên lý hoạt động của bộ tản nhiệt sưởi ấm được giảm xuống mức phát ra năng lượng từ chất làm mát vào không gian của căn phòng thông qua các cánh hoa.

Tản nhiệt sưởi ấm bằng nhôm và lưỡng kim thay thế pin gang lớn. Dễ sản xuất, tản nhiệt cao, xây dựng và thiết kế thành công đã khiến sản phẩm này trở thành một công cụ phổ biến và rộng rãi để tỏa nhiệt trong phòng.

Có một số kỹ thuật tính toán tản nhiệt trong phòng Danh sách các phương pháp sau đây được sắp xếp theo thứ tự độ chính xác tăng dần.

Tùy chọn tính toán:

1. Theo khu vực. N = (S * 100) / C, trong đó N là số phần, S là diện tích của phòng (m²), C - truyền nhiệt của một phần của bộ tản nhiệt (W, lấy từ hộ chiếu hoặc giấy chứng nhận cho sản phẩm), 100 W - lượng dòng nhiệt cần thiết để sưởi ấm 1 m² (giá trị thực nghiệm). Câu hỏi đặt ra: làm thế nào để tính đến chiều cao của trần phòng?
2. Theo khối lượng. N = (S * H ​​* 41) / C, trong đó N, S, C tương tự nhau. N - chiều cao phòng, 41 W - lượng dòng nhiệt, cần thiết để sưởi ấm 1 m³ (giá trị thực nghiệm).
3. Theo các hệ số. N = (100 * S * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C, trong đó N, S, C và 100 tương tự nhau. 1 k6 - loại phòng trên, k7 - chiều cao trần.

Đây là tùy chọn chính xác nhất để tính toán số lượng các phần. Đương nhiên, kết quả tính toán phân số luôn được làm tròn đến số nguyên tiếp theo.

Tính toán thủy lực cấp nước

Tất nhiên, không thể hoàn thành bức tranh tính toán nhiệt độ cao để gia nhiệt mà không tính được các đặc tính như thể tích và tốc độ của chất làm mát.Trong hầu hết các trường hợp, chất làm mát là nước thông thường ở trạng thái kết tụ lỏng hoặc khí.

Thể tích thực tế của chất làm mát được khuyến nghị tính toán bằng cách tính tổng tất cả các hốc trong hệ thống gia nhiệt. Khi sử dụng nồi hơi một mạch, đây là lựa chọn tốt nhất. Khi sử dụng nồi hơi hai mạch trong hệ thống sưởi ấm, cần phải tính đến chi phí của nước nóng cho vệ sinh và các mục đích gia đình khác

Việc tính toán thể tích nước được đun nóng bằng nồi hơi hai mạch để cung cấp cho cư dân nước nóng và chất mang nhiệt được thực hiện bằng cách tính tổng thể tích bên trong của mạch sưởi và nhu cầu thực tế của người dùng trong nước nóng.

Thể tích nước nóng trong hệ thống sưởi được tính theo công thức:

W = k * Pở đâu

• W - khối lượng chất mang nhiệt;
• P - sức mạnh của lò hơi sưởi ấm;
• k - hệ số công suất (số lít trên mỗi đơn vị công suất là 13,5, phạm vi là 10-15 lít).

Kết quả là, công thức cuối cùng trông như thế này:

W = 13,5 * P

Tốc độ nước làm mát là đánh giá năng động cuối cùng của hệ thống sưởi ấm, đặc trưng cho tốc độ lưu thông chất lỏng trong hệ thống.

Giá trị này giúp đánh giá loại và đường kính của đường ống:

V = (0,86 * P * μ) / TTở đâu

• P - công suất lò hơi;
• μ - hiệu suất lò hơi;
• T - chênh lệch nhiệt độ giữa nước được cung cấp và nước trở lại.

Sử dụng các phương pháp đã nói ở trên tính toán thủy lực, nó sẽ có thể có được các tham số thực, đó là nền tảng cơ bản của hệ thống sưởi ấm trong tương lai.

Ví dụ tính toán nhiệt

Lấy ví dụ về tính toán nhiệt, có một ngôi nhà 1 tầng bình thường với bốn phòng khách, bếp, phòng tắm, vườn mùa đông và phòng tiện ích.

Nền được làm bằng tấm bê tông cốt thép nguyên khối (20 cm), tường ngoài là bê tông (25 cm) bằng thạch cao, mái được lợp bằng dầm gỗ, mái bằng ngói kim loại và len khoáng sản (10 cm)

Biểu thị các thông số ban đầu của ngôi nhà, cần thiết cho các tính toán.

Kích thước của tòa nhà:

• chiều cao sàn - 3 m;
• một cửa sổ nhỏ phía trước và phía sau tòa nhà 1470 * 1420 mm;
• cửa sổ lớn của mặt tiền 2080 * 1420 mm;
• cửa ra vào 2000 * 900 mm;
• cửa sau (lối ra sân thượng) 2000 * 1400 (700 + 700) mm.

Tổng chiều rộng của tòa nhà 9,5 m², dài 16 m². Chỉ có phòng khách (4 chiếc.), Một phòng tắm và nhà bếp sẽ được sưởi ấm.

Để tính toán chính xác tổn thất nhiệt trên các bức tường từ diện tích của các bức tường bên ngoài, bạn cần phải trừ đi diện tích của tất cả các cửa sổ và cửa ra vào - đây là một loại vật liệu hoàn toàn khác với khả năng chịu nhiệt của nó

Chúng tôi bắt đầu bằng cách tính toán các khu vực của vật liệu đồng nhất:

• diện tích sàn - 152 m²;
• diện tích mái - 180 m² , xem xét chiều cao của gác mái 1,3 m và chiều rộng của đường chạy - 4 m;
• diện tích cửa sổ - 3 * 1.47 * 1.42 + 2.08 * 1.42 = 9,22 m²;
• diện tích cửa - 2 * 0,9 + 2 * 2 * 1,4 = 7,4 m².

Diện tích của các bức tường bên ngoài sẽ là 51 * 3-9,22-7,4 = 136,38 m².

Chúng tôi tiến hành tính toán tổn thất nhiệt trên từng vật liệu:

• Q_{giới tính}= S * T * k / d = 152 * 20 * 0,2 / 1.7 = 357,65 W;
• Q_{mái nhà}= 180 * 40 * 0,1 / 0,05 = 14400 W;
• Q_{cửa sổ}= 9,22 * 40 * 0,36 / 0,5 = 265,54 W;
• Q_{cánh cửa}= 7,4 * 40 * 0,15 / 0,75 = 59,2 W;

Cũng như Q_{bức tường} tương đương 136,38 * 40 * 0,25 / 0,3 = 4546. Tổng của tất cả các tổn thất nhiệt sẽ là 19628,4 watt.

Kết quả là, chúng tôi tính toán sức mạnh của lò hơi: P_{nồi hơi}= Q_{thua lỗ}* S_{sưởi ấm}* 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.

Chúng tôi sẽ tính toán số phần của bộ tản nhiệt cho một trong các phòng. Đối với tất cả những người khác, các tính toán là tương tự. Ví dụ, phòng góc (bên trái, góc dưới của sơ đồ) là 10,4 m2.

Do đó, 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.

Đối với căn phòng này, cần có 9 phần của bộ tản nhiệt sưởi ấm với mức truyền nhiệt 180 watt.

Chúng tôi chuyển sang tính toán lượng chất làm mát trong hệ thống - W = 13,5 * P = 13,5 * 21 = 283,5 lít. Do đó, tốc độ chất làm mát sẽ là: V = (0,86 * P *) / T = (0,86 * 21000 * 0,9) / 20 = 812,7 l.

Do đó, một cuộc cách mạng toàn diện về tổng khối lượng chất làm mát trong hệ thống sẽ tương đương với 2,87 lần trong một giờ.

Một lựa chọn các bài viết về tính toán nhiệt sẽ giúp xác định các thông số chính xác của các yếu tố của hệ thống sưởi ấm:

1. Tính toán hệ thống sưởi ấm của một ngôi nhà tư nhân: các quy tắc và ví dụ về tính toán
2. Tính toán nhiệt kỹ thuật của một tòa nhà: chi tiết cụ thể và công thức để thực hiện tính toán + ví dụ thực tế

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Một tính toán đơn giản của hệ thống sưởi ấm cho một ngôi nhà riêng được trình bày trong phần đánh giá sau:

Tất cả các phương pháp tinh tế và thường được chấp nhận để tính toán tổn thất nhiệt của tòa nhà được trình bày dưới đây:

Một lựa chọn khác để tính toán rò rỉ nhiệt trong một ngôi nhà tư nhân điển hình:

Video này nói về các tính năng lưu thông của chất mang năng lượng để sưởi ấm nhà:

Tính toán nhiệt của hệ thống sưởi là cá nhân trong tự nhiên, nó phải được thực hiện chính xác và chính xác. Các tính toán càng chính xác sẽ được thực hiện, càng ít phải trả quá nhiều cho chủ sở hữu của một ngôi nhà nông thôn trong quá trình hoạt động.

Bạn có kinh nghiệm trong việc thực hiện tính toán nhiệt của hệ thống sưởi ấm? Hoặc có câu hỏi về chủ đề này? Hãy chia sẻ ý kiến ​​của bạn và để lại ý kiến. Khối phản hồi được đặt bên dưới.