Obliczanie systemu ogrzewania prywatnego domu: formuły, dane

Jakie parametry należy obliczyć podczas projektowania autonomicznego systemu ogrzewania? Jak w każdym przypadku oblicza się system ogrzewania prywatnego domu? W artykule udostępnimy czytelnikowi wszystkie niezbędne formuły, dane referencyjne i dołączymy do obliczeń przykłady.

Co myślimy

Jakie są etapy obliczania systemu ogrzewania prywatnego domu?

Co dokładnie musimy policzyć?

• Całkowite zapotrzebowanie na ciepło i odpowiednią moc kotła grzewczego.
• Zapotrzebowanie na energię cieplną w oddzielnym pomieszczeniu i odpowiednio moc grzejnika w nim.

Uwaga: musimy zapoznać się z metodami określania mocy grzewczej dla różnych urządzeń grzewczych.

• Pojemność zbiornika wyrównawczego.
• Parametry pompy obiegowej.

W tej kolejności i przejdź dalej.

Moc cieplna

Możliwe jest zgrubne oszacowanie zapotrzebowania na ciepło w domu na dwa sposoby:

1. Według obszaru.
2. Według objętości.

Obliczenie powierzchni

Ta technika jest niezwykle prosta i opiera się na SNiP pół wieku temu: jeden kilowat mocy cieplnej jest brany na 10 metrów kwadratowych. Tak więc dom o łącznej powierzchni 100 m2 może być ogrzewany za pomocą 10-kilowatowego kotła.

Schemat jest dobry, ponieważ nie wymaga wspinania się w dziczy i obliczania oporu cieplnego ścian. Ale, jak każdy uproszczony schemat obliczeń, daje bardzo przybliżony wynik.

Istnieje kilka powodów:

• Kocioł ogrzewa całą objętość powietrza w pomieszczeniu, co zależy nie tylko od powierzchni domu, ale także od wysokości sufitu. Ten parametr w prywatnym mieszkaniu może się różnić w najszerszym zakresie.
• Okna i drzwi tracą znacznie więcej ciepła na jednostkę powierzchni niż ściany. Może tylko dlatego, że jest bardziej przezroczysty dla promieniowania podczerwonego.
• Strefa klimatyczna ma również duży wpływ na straty ciepła przez przegrodę budynku. Wzrost delty temperatury między pomieszczeniem a ulicą podwoi się dwukrotnie w stosunku do wzrostu kosztów ogrzewania.

Obliczanie objętości za pomocą współczynników regionalnych

Z tych powodów lepiej jest zastosować nieco bardziej skomplikowany schemat obliczeniowy, który daje o wiele dokładniejszy wynik.

1. Jako wartość podstawową przyjmuje się 60 watów ciepła na metr sześcienny objętości ogrzewanego pomieszczenia.
2. Każde okno w zewnętrznej ścianie dodaje 100 watów do obliczonej mocy cieplnej i 200 do każdych drzwi.
3. Wynik jest mnożony przez współczynnik regionalny:

Weźmy jako przykład ten sam dom o powierzchni 100 metrów kwadratowych.

Jednak tym razem określimy kilka dodatkowych warunków:

• Wysokość jego sufitu wynosi 3,5 metra.
• Dom ma 10 okien i 2 drzwi w ścianach zewnętrznych.
• Znajduje się w mieście Wierchojańsk (średnia styczniowa temperatura wynosi 45,4 ° C, absolutne minimum to 67,6 ° C).

Obliczmy więc ogrzewanie prywatnego domu w tych warunkach.

1. Wewnętrzna objętość ogrzewanego pomieszczenia wynosi 100 * 3,5 = 350 m3.
2. Podstawowa wartość mocy cieplnej będzie równa 350 * 60 = 21000 watów.
3. Okna i drzwi zaostrzają sytuację: 21000+ (100 * 10) + (200 * 2) = 22400 watów.
4. Wreszcie, orzeźwiający klimat Wierchojańska zmusi nas do zwiększenia już dużej pojemności cieplnej ogrzewania o kolejne dwa razy: 22400 * 2 = 44800 watów.

Łatwo zauważyć, że różnica z wynikiem uzyskanym za pomocą pierwszej metody jest ponad czterokrotna.

Urządzenia grzewcze

Jak obliczyć ogrzewanie w prywatnym domu dla poszczególnych pomieszczeń i wybrać urządzenia grzewcze odpowiednie dla tej mocy?

Sam sposób obliczania zapotrzebowania na ciepło dla pojedynczego pomieszczenia jest całkowicie identyczny z powyższym.

Na przykład dla pomieszczenia o powierzchni 12 m2 z dwoma oknami w opisywanym przez nas domu obliczenia będą wyglądały następująco:

1. Objętość pomieszczenia wynosi 12 * 3,5 = 42 m3.
2. Bazowa moc cieplna będzie równa 42 * 60 = 2520 watów.
3. Dwa okna dodadzą do niego 200. 2520 + 200 = 2720.
4. Współczynnik regionalny podwoi zapotrzebowanie na ciepło. 2720 ​​* 2 = 5440 watów.

Jak przeliczyć uzyskaną wartość na liczbę sekcji grzejnika? Jak wybrać liczbę i typ konwektorów grzewczych?

• Producenci zawsze wskazują moc grzewczą dla konwektorów, grzejników płytowych itp. w załączonej dokumentacji.

• W przypadku grzejników segmentowych niezbędne informacje można zwykle znaleźć na stronach internetowych dealerów i producentów. W tym samym miejscu dość często można znaleźć kalkulator do przeliczania kilowatów w przekroju.
• Na koniec, jeśli używasz grzejników o nieznanym pochodzeniu, o standardowym rozmiarze 500 milimetrów wzdłuż osi smoczka, możesz skupić się na następujących średnich wartościach:

W autonomicznym systemie ogrzewania z jego umiarkowanymi i przewidywalnymi parametrami chłodziwa najczęściej używane są grzejniki aluminiowe. Ich rozsądna cena jest bardzo przyjemnie połączona z przyzwoitym wyglądem i dużym rozpraszaniem ciepła.

W naszym przypadku odcinki aluminiowe o mocy 200 watów będą wymagać 5440/200 = 27 (zaokrąglone).

Jak zawsze, istnieje kilka subtelności.

• Przy zamontowanym z boku wieloczęściowym grzejniku temperatura tych ostatnich sekcji jest znacznie niższa niż w pierwszym; odpowiednio, strumień ciepła z grzejnika spada. Prosta instrukcja pomoże rozwiązać problem: podłącz grzejniki zgodnie ze schematem od dołu do dołu.
• Producenci wskazują moc cieplną dla delta temperatury między chłodziwem a pomieszczeniem o temperaturze 70 stopni (na przykład 90 / 20C). Kiedy zmniejsza się, strumień ciepła spada.

Specjalny przypadek

Często domowe rejestry stalowe są wykorzystywane jako urządzenia grzewcze w prywatnych domach.

Uwaga: przyciągają nie tylko niskie koszty, ale także wyjątkową wytrzymałość na rozciąganie, co jest bardzo przydatne przy podłączaniu domu do głównej instalacji grzewczej. W autonomicznym systemie grzewczym ich atrakcyjność jest negowana przez skromny wygląd i niską emisję ciepła na jednostkę objętości grzejnika.

Jednak: jak oszacować pojemność cieplną rejestru znanego rozmiaru?

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

• Q - przepływ ciepła;
• Pi jest liczbą pi, która miała być 3,1415;
• DN - zewnętrzna średnica rury w metrach;
• L to jego długość (również w metrach);
• k jest współczynnikiem przewodnictwa cieplnego, który przyjmuje się jako 11,63 W / m2 * C;
• Dt - temperatura delta, różnica między chłodziwem a powietrzem w pomieszczeniu.

W rejestrie poziomym wielosekcyjnym przenikanie ciepła wszystkich sekcji, z wyjątkiem pierwszego, jest pomnożone przez 0,9, ponieważ oddają one ciepło do strumienia powietrza podgrzanego do góry przez pierwszą sekcję.

Obliczmy przenikanie ciepła rejestru czterosekcyjnego o średnicy przekroju 159 mm i długości 2,5 metra przy temperaturze płynu chłodzącego 80 ° C i temperaturze powietrza w pomieszczeniu o temperaturze 18 ° C.

1. Moc cieplna pierwszego odcinka wynosi 3,1415 * 0,159 * 2,5 * 11,63 * (80-18) = 900 watów.
2. Moc cieplna każdej z pozostałych trzech sekcji wynosi 900 * 0,9 = 810 watów.
3. Całkowita moc cieplna nagrzewnicy wynosi 900+ (810 * 3) = 3330 watów.

Zbiornik wyrównawczy

W tym przypadku istnieją dwie metody obliczania - prosta i dokładna.

Prosty obwód

Proste obliczenia są niezwykle proste: objętość zbiornika wyrównawczego jest równa 1/10 objętości chłodziwa w obwodzie.

Skąd wziąć wartość objętości chłodziwa?

Oto kilka prostych rozwiązań:

1. Napełnij kontur wodą, spuść powietrze, a następnie spuść całą wodę przez uszczelniacz do dowolnego naczynia pomiarowego.
2. Ponadto, w przybliżeniu objętość zrównoważonego układu można obliczyć z szybkością 15 litrów chłodziwa na kilowat mocy kotła. Tak więc w przypadku kotła o mocy 45 kW system będzie miał około 45 * 15 = 675 litrów nośnika ciepła.

Dlatego w tym przypadku zbiornik wyrównawczy dla systemu grzewczego o pojemności 80 litrów (zaokrąglony do wartości standardowej) będzie rozsądnym minimum.

Dokładny schemat

Mówiąc dokładniej, można samodzielnie wykonać obliczenia objętości zbiornika wyrównawczego za pomocą wzoru V = (Vt x E) / D, w którym:

• V - pożądana wartość w litrach.
• Vt to całkowita objętość płynu chłodzącego.
• E jest współczynnikiem rozszerzalności chłodziwa.
• D jest współczynnikiem wydajności zbiornika wyrównawczego.

Oczywiście dwa ostatnie parametry wymagają komentarza.

Współczynnik rozszerzalności wody i ubogich mieszanin woda-glikol można odczytać z poniższej tabeli (po podgrzaniu od temperatury początkowej + 10 ° C):

Współczynnik efektywności zbiornika można obliczyć za pomocą wzoru D = (Pv - Ps) / (Pv + 1), w którym:

• Pv to maksymalne ciśnienie w obwodzie (ciśnienie otwarcia zaworu bezpieczeństwa).

Podpowiedź: zwykle przyjmuje się ją jako 2,5 kgf / cm2.

• PS- ciśnienie statyczne w obwodzie (jest to również ciśnienie ładowania zbiornika). Oblicza się ją jako 1/10 różnicy w metrach między poziomem zbiornika a górnym punktem obwodu (nadciśnienie 1 kgf / cm2 podnosi słup wody o 10 metrów). Ciśnienie równe Ps powstaje w komorze powietrznej zbiornika przed napełnieniem układu.

Jako przykład obliczyć wymagania dotyczące zbiorników pod następującymi warunkami:

• Różnica wysokości między zbiornikiem a górnym punktem konturu wynosi 5 metrów.
• Moc kotła grzewczego w domu wynosi 36 kW.
• Maksymalne ogrzewanie wody wynosi 80 stopni (od 10 do 90 ° C).

A więc:

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

1. Objętość nośnika ciepła w tempie 15 litrów na kilowat jest równa 15 * 36 = 540 litrów.
2. Współczynnik rozszerzalności wody po podgrzaniu do 80 stopni wynosi 3,58% lub 0,0358.
3. Zatem minimalna objętość zbiornika jest równa (540 * 0,0358) / 0,57 = 34 litrów.

Pompa cyrkulacyjna

Jak wybrać optymalne parametry pompy cyrkulacyjnej dla systemu grzewczego?

Ważne są dla nas dwa parametry: ciśnienie wytwarzane przez pompę i jej wydajność.

Z naciskiem wszystko nie jest proste, ale bardzo proste: kontur każdej rozsądnej długości dla prywatnego domu będzie wymagał ciśnienia nie przekraczającego minimum 2 metrów dla urządzeń budżetowych.

Pomoc: kropla 2 metrów powoduje cyrkulację systemu grzewczego budynku z 40 mieszkaniami.

Najprostszym sposobem wyboru wydajności jest pomnożenie objętości chłodziwa w systemie przez 3: obwód powinien się obracać trzy razy w ciągu godziny. Zatem w układzie o objętości 540 litrów wystarcza pompa o wydajności 1,5 m3 / godzinę (w zaokrągleniu).

Dokładniejsze obliczenia wykonuje się za pomocą wzoru G = Q / (1,163 * Dt), w którym:

• G - wydajność w metrach sześciennych na godzinę.
• Q jest mocą kotła lub sekcji obwodu, gdzie konieczne jest zapewnienie cyrkulacji w kilowatach.
• 1.163 to współczynnik odnoszący się do średniej pojemności cieplnej wody.
• Dt to różnica temperatur między przepływem a powrotem obwodu.

Wskazówka: w przypadku układu autonomicznego standardowe parametry wynoszą 70/50 C.

Przy notorycznej mocy cieplnej kotła 36 kW i temperaturze delta 20 ° C wydajność pompy powinna wynosić 36 / (1,163 * 20) = 1,55 m3 / h.

Wniosek

Mamy nadzieję, że udostępniliśmy czytelnikowi wszystkie niezbędne materiały. Dodatkowe informacje na temat sposobu obliczania ogrzewania w prywatnym domu można znaleźć w załączonym filmie. Sukcesy!