Obliczanie obciążenia cieplnego ogrzewania i związanych z

W jaki sposób oblicza się obliczone obciążenie cieplne ogrzewania? Jakie czynniki wpływają na zapotrzebowanie domu na ciepło? Jak wybrać optymalne urządzenia grzewcze? W artykule postaramy się odpowiedzieć na te i kilka innych pytań.

Łatwiejsze, jeszcze łatwiejsze

Natychmiast zrób rezerwację: artykuł ten jest skierowany do właścicieli prywatnych domów i mieszkań z niezależnym ogrzewaniem. Metody obliczania systemów ogrzewania budynków wielorodzinnych są dość skomplikowane i muszą uwzględniać wiele czynników: pracę wentylacji, wiatrów, stopień nasłonecznienia budynku i wiele więcej.

W przypadku ogrzewania małego domu łatwiej jest odbierać ciepło z pewnym marginesem. Cena kilku dodatkowych odcinków baterii prawie nie wydaje się rujnująca na tle całkowitego kosztu budowy.

Koszty operacyjne jednak przy odpowiedniej organizacji nie wzrosną w ogóle: termostaty i dławiki ograniczą pojemność cieplną w ciepłe dni, kiedy nie będzie zapotrzebowania.

Zatem: naszym celem jest nauczenie się, jak obliczyć obciążenie ogrzewania w najprostszy i najbardziej zrozumiały sposób dla niespecjalistki.

Co myślimy

Musimy się nauczyć, jak liczyć:

• Całkowita moc cieplna (całkowita moc urządzeń grzewczych, aw przypadku układu autonomicznego również moc kotła).
• Oddzielna moc grzałki w jednym pokoju.

Ponadto dotkniemy kilku powiązanych wartości:

• Obliczanie ilości płynu chłodzącego i objętości zbiornika wyrównawczego instalacji grzewczej.

• Wybór wydajności pompy obiegowej.
• Wybór optymalnej średnicy wypełnienia.

Całkowita moc cieplna

Według obszaru

Pół wieku temu, SNiP oferują najprostszy schemat obliczeniowy, z którego wielu korzysta do dnia dzisiejszego: 100 watów ciepła jest pobierane na metr kwadratowy ogrzewanej przestrzeni. Na domu o powierzchni 100 kwadratów potrzeba 10 kW. Punkt.

Proste, zrozumiałe i zbyt niedokładne.

Powody?

1. SNiPs zostały opracowane dla budynków mieszkalnych. Wycieki ciepła w mieszkaniu otoczonym ogrzewanymi pomieszczeniami oraz w prywatnym domu z lodowym powietrzem za ścianami są nieporównywalne.
2. Obliczenia są prawidłowe dla mieszkań o wysokości sufitu wynoszącej 2,5 metra. Wyższy sufit zwiększy objętość pomieszczenia, aw konsekwencji koszt ciepła.

1. Przez okna i drzwi traci się znacznie więcej energii cieplnej niż przez ściany.
2. Wreszcie, logiczne będzie założenie, że straty ciepła w Soczi i Jakuck będą się znacznie różnić. Zwiększenie różnicy temperatur między pomieszczeniem a ulicą podwoi zużycie ciepła do ogrzewania dokładnie dwukrotnie. Jednak fizyka.

Według objętości

W przypadku pomieszczeń o znormalizowanym oporze cieplnym ścian (dla Moskwy - 3,19 m2 * C / W) można zastosować obliczenie mocy cieplnej według objętości pomieszczenia.

• Pobrano 40 watów ciepła na metr sześcienny objętości ogrzewanego mieszkania. Za metr sześcienny prywatnego domu bez wspólnych ścian z sąsiednimi ogrzewanymi budynkami - 60.

• 100 W energii cieplnej dodaje się do wartości bazowej dla każdego okna. Za każde drzwi prowadzące na ulicę - 200.
• Otrzymana moc jest mnożona przez współczynnik regionalny:

Ponownie obliczmy potrzebę ogrzewania mocy cieplnej dla domu o powierzchni 100 kwadratów, ale teraz określamy zadanie:

1. Wysokość sufitu wynosząca 3,2 metra da nam wewnętrzną objętość domu wynoszącą 3,2 * 100 = 320 m3.
2. Podstawowa moc cieplna będzie 320 * 60 = 19200 watów.
3. Okna i drzwi wykonają swoją pracę: 19200+ (100 * 8) + (200 * 2) = 20 400 watów.
4. Ożywcze zimno stycznia zmusi nas do użycia współczynnika klimatu 1,7. 20400 * 1,7 = 34640 watów.

Jak łatwo zauważyć, różnica w obliczeniach według pierwszego schematu jest nie tylko duża - jest uderzająca.

Co zrobić, jeśli jakość izolacji w domu jest znacznie lepsza lub gorsza niż wymagają przepisy budowlane? Zabezpieczenie termiczne budynków?

Pod względem objętości i współczynnika ocieplenia

Instrukcja dotycząca tej sytuacji sprowadza się do użycia wzoru Q = V * Dt * K / 860, w którym:

• Q - ceniony wskaźnik mocy cieplnej w kilowatów.
• V - Objętość ogrzewanej przestrzeni.
• Dt to delta temperatur między pomieszczeniem a ulicą w szczycie zimna.
• K - współczynnik w zależności od stopnia izolacji budynku.

Dwie zmienne wymagają osobnych komentarzy.

Temperatury Delta są pobierane między zalecaną temperaturą mieszkania SNiP (+18 dla regionów o niższych temperaturach zimowych do -31 ° C i +20 dla obszarów o silniejszych przymrozkach) i średnią minimalną najzimniejszego miesiąca. Koncentracja na absolutnym minimum nie jest tego warta: rekord zimna jest rzadkością, a przepraszam za mimowolne kalambur, pogoda nie.

Współczynnik izolacji cieplnej można uzyskać, przybliżając dane z poniższej tabeli:

Ponownie dokonajmy obliczeń obciążeń cieplnych na ogrzewanie dla naszego domu w Tynda, określając, że jest on izolowany płaszczem z tworzywa piankowego o grubości 150 mm i chroniony przed warunkami pogodowymi przez potrójne szyby.

W rzeczywistości nie powstają nowoczesne domy w warunkach Dalekiej Północy.

1. Zakłada się, że temperatura w domu wynosi +20 C.
2. Średnie minimum stycznia będzie pomocne w dobrze znanej internetowej encyklopedii. Jest to -33 ° C.
3. Zatem Dt = 53 stopnie.
4. Przyjmujemy współczynnik izolacji cieplnej równy 0,7: opisana przez nas izolacja cieplna zbliża się do górnej granicy wydajności.

Q = 320 * 53 * 0,7 / 860 = 13,8 kW. Tę wartość warto kierować się przy wyborze kotła.

Wybór mocy urządzenia grzewczego

Jak obliczyć obciążenie cieplne na przekroju odpowiadającym pojedynczemu pomieszczeniu?

Po prostu proste: wykonaj obliczenia na jednym z powyższych schematów, ale dla objętości pomieszczenia. Na przykład, pokój o powierzchni 10 m2 będzie miał dokładnie 1/10 całkowitej mocy cieplnej; według obliczeń według ostatniego schematu wynosi 1380 watów.

Jak wybrać grzejnik o pożądanej charakterystyce?

W ogólnym przypadku wystarczy sprawdzić dokumentację grzejnika lub konwektora, którą zaobserwowałeś. Producenci zwykle wskazują wartość strumienia cieplnego dla pojedynczej sekcji lub całego instrumentu.

Nuance: przepływ ciepła jest zwykle wskazywany dla 70 stopniowej różnicy temperatur między chłodziwem a powietrzem w pomieszczeniu. Zmniejszenie tej delty o połowę spowoduje dwukrotny spadek mocy.

Jeśli z jakiegoś powodu dokumentacja i strona internetowa producenta nie są dostępne, można użyć następujących średnich wartości:

Oddzielnie konieczne jest określenie obliczeń rejestru wymiany ciepła.

Dla poziomej rury o przekroju kołowym oblicza się ją za pomocą wzoru Q = Pi * Dn * L * k * Dt, w którym:

• Q - moc cieplna w watach;
• Pi jest liczbą pi, która miała być 3,1415;
• Dn jest zewnętrzną średnicą sekcji rejestru w metrach.
• L - długość rury w metrach.
• k jest współczynnikiem przewodnictwa cieplnego, który dla rury stalowej wynosi 11,63 W / m2 * C;
• Dt jest różnicą temperatur między chłodziwem a powietrzem w pomieszczeniu.

Typowy rejestr składa się z kilku sekcji. Jednocześnie wszystkie z nich, z wyjątkiem pierwszego, znajdują się w górnym strumieniu ciepłego powietrza, co zmniejsza parametr Dt i bezpośrednio wpływa na transfer ciepła. Z tego powodu dodatkowy czynnik wynoszący 0,9 jest stosowany dla drugiej i innych sekcji.

Prześledźmy przykład tego obliczenia.

Obliczmy pojemność cieplną czteroczłonowego rejestru o długości trzech metrów, wykonanego z rury o średnicy zewnętrznej 208 mm, przy temperaturze chłodziwa 70 stopni i temperaturze powietrza w pomieszczeniu 20 stopni.

1. Moc pierwszej sekcji będzie wynosiła 3,1415 * 0,208 * 3 * 11,63 * 50 = 1140 watów (zaokrąglona do liczby całkowitej).
2. Moc drugiej i innych sekcji jest równa 1140 * 0,9 = 1026 watów.
3. Łączna moc cieplna rejestru wynosi 1140+ (1026 * 3) = 4218 watów.

Pojemność zbiornika wyrównawczego

Jest to jeden z parametrów, które należy obliczyć w autonomicznym systemie ogrzewania. Zbiornik wyrównawczy musi zawierać nadmiar chłodziwa podczas jego rozszerzalności cieplnej. Cena jego niewystarczającej objętości - stała praca zaworu bezpieczeństwa.

Jednak: przeszacowana objętość zbiornika nie ma żadnych negatywnych konsekwencji.

W najprostszej wersji obliczeń, zbiornik przyjmuje 10% całkowitej ilości płynu chłodzącego w obwodzie. Jak sprawdzić ilość płynu chłodzącego?

Oto kilka prostych rozwiązań:

• System jest wypełniony wodą, po czym łączy się w dowolne naczynia wymiarowe.
• Ponadto w układzie zrównoważonym objętość płynu chłodzącego w litrach jest w przybliżeniu równa 13-krotności mocy kotła w kilowatach.

Bardziej złożony (ale również dający dokładniejszy wynik) formuła obliczania zbiornika wygląda następująco:

V = (Vt x E) / D.

W tym:

• V to wymagana objętość zbiornika w litrach.
• Vt to objętość płynu chłodzącego w litrach.
• E to współczynnik rozszerzalności chłodziwa przy maksymalnej temperaturze roboczej obwodu.
• D - współczynnik wydajności zbiornika.

W tym przypadku kilka parametrów wymaga komentarzy.

Współczynnik rozszerzalności wody, która często działa jako chłodziwo, po podgrzaniu od temperatury początkowej + 10 ° C, można odczytać z poniższej tabeli:

Przydatne: mieszaniny wody i glikolu stosowane jako środek przeciw zamarzaniu w obwodach grzewczych, rozszerzają się, gdy są lekko podgrzane. Różnica sięga 0,45% po podgrzaniu do 100 stopni w 30 procentowym roztworze glikolu.

Współczynnik efektywności zbiornika wyrównawczego oblicza się za pomocą następującego wzoru: D = (Pv - Ps) / (Pv + 1).

W tym:

• Pv jest maksymalnym dopuszczalnym ciśnieniem roboczym w obwodzie. Jest ustawiony, aby uruchamiać zawór bezpieczeństwa. Z reguły jest ona równa 2,5 atmosfery.
• Ps - ciśnienie ładowania w zbiorniku. Zwykle odpowiada wysokości słupa wody w obwodzie nad zbiornikiem. Na przykład w systemie grzewczym, gdzie szczyt grzejników na drugim piętrze wznosi się powyżej zbiornika zamontowanego w piwnicy, 5 metrów, zbiornik jest ładowany ciśnieniem 0,5 atmosfery (co odpowiada pięciometrowej wysokości).

Jako przykład, zróbmy obliczenia zbiornika "zrób to sam" dla następujących warunków:

• Objętość chłodziwa w obwodzie wynosi 400 litrów.
• Nośnik ciepła - woda ogrzewana przez kocioł od 10 do 70 stopni.
• Zawór bezpieczeństwa ustawiony jest na 2,5 kgf / cm2.
• Zbiornik wyrównawczy napełnia się powietrzem do ciśnienia 0,5 kgf / cm2.

A więc:

1. Współczynnik efektywności zbiornika wynosi (2,5-0,5) / (2,5 + 1) = 0,57.

1. Współczynnik rozszerzalności wody po podgrzaniu do 60 stopni wynosi 2,25% lub 0,0225.
2. Zbiornik powinien mieć minimalną objętość 400 * 0,0225 / 0,57 = 16 (zaokrągloną do najbliższej wartości z zakresu wielkości zbiornika) litrów.

Pompa

Jak wybrać optymalne ciśnienie i wydajność pompy?

Z całą presją jest prosta. Jego minimalna wartość 2 metrów (0,2 kgf / cm2) jest wystarczająca dla konturu o dowolnej rozsądnej długości.

Odniesienie: system grzewczy budynku mieszkalnego działa, gdy różnica między mieszaniną a przepływem zwrotnym wynosi dokładnie dwa metry.

Wydajność można obliczyć według najprostszego schematu: cała objętość konturu powinna się obracać trzy razy na godzinę. Tak więc dla wyżej wymienionej ilości płynu chłodzącego na 400 litrów rozsądna minimalna wydajność pompy cyrkulacyjnej systemu grzewczego z głowicą roboczą powinna być równa 0,4 * 3 = 1,2 m3 / godzinę.

Dla poszczególnych odcinków obwodu, wyposażonych we własną pompę, jej działanie można obliczyć za pomocą wzoru G = Q / (1,163 * Dt).

W tym:

• G - ceniona wartość wydajności w metrach sześciennych na godzinę.
• Q to moc cieplna sekcji systemu grzewczego w kilowatach.
• 1.163 - stała, średnia pojemność cieplna wody.
• Dt oznacza różnicę temperatur między liniami zasilającymi i powrotnymi w stopniach Celsjusza.

Wskazówka: w systemach autonomicznych przyjmuje się zwykle 20 stopni.

Tak więc, dla obwodu o mocy cieplnej 5 kilowatów przy 20-stopniowej delcie między przepływem a przepływem powrotnym, potrzebna jest pompa o wydajności co najmniej 5 / (1,163 * 20) = 0,214 m3 / h.

Średnica rury

Jak wybrać optymalną średnicę napełnienia w obwodzie o znanej mocy cieplnej?

Pomocna będzie tutaj formuła D = 354 * (0.86 * Q / Dt) / v.

W tym:

• D jest wewnętrzną średnicą rury w centymetrach.
• Q to moc cieplna obwodu wyrażona w kilowatach.
• Dt jest temperaturą delta między przepływem a rurą powrotną. Przypomnijmy, że typowa wartość Dt dla autonomicznego systemu grzewczego wynosi 20 C.
• v jest natężeniem przepływu. Zakres jego wartości wynosi od 0,6 do 1,5 m / s. Przy niższych prędkościach wzrasta różnica temperatur pomiędzy pierwszym i ostatnim grzejnikiem w obwodzie; na wyższych poziomach staje się zauważalny hałas hydrauliczny.

Obliczmy minimalną średnicę dla notorycznego konturu o wydajności 5 kW przy prędkości wody w rurach 1 m / s.

D = 354 * (0,86 * 5/20) / 1 = 4,04 mm. Z praktycznego punktu widzenia oznacza to, że możesz wziąć rury o minimalnym dostępnym rozmiarze i nie obawiać się powolnego krążenia w nich.

Wniosek

Mamy nadzieję, że obfitość formuł i suchych liczb nie zmęczy się szanowanym czytelnikiem. Jak zwykle dołączone wideo będzie poświęcać uwagę dodatkowym tematycznym informacjom. Sukcesy!