Toplinski proračun sustava grijanja: kako pravilno izračunati opterećenje na sustavu

Dizajn i toplinski proračun sustava grijanja obvezan je korak uređenja grijanja kuće. Glavni zadatak računalnih aktivnosti je odrediti optimalne parametre kotla i radijacijskog sustava.

Slažete se, na prvi pogled može se činiti da samo inženjer može izvršiti proračun toplinske tehnike. Međutim, nije sve tako komplicirano. Poznavajući algoritam radnji, ispostavit će se da neovisno izvršava potrebne izračune.

U članku se detaljno navodi postupak izračuna i pružaju sve potrebne formule. Za bolje razumijevanje, pripremili smo primjer toplinskog izračuna za privatnu kuću.

Toplinski proračun grijanja: opći redoslijed

Klasični toplinski proračun sustava grijanja je konsolidirani tehnički dokument, koji uključuje obvezne fazne standardne metode proračuna.

Ali prije proučavanja ovih izračuna glavnih parametara, trebate odlučiti o konceptu samog sustava grijanja.

Sustav grijanja karakterizira prisilna opskrba i nehotično uklanjanje topline u sobi.

Glavni zadaci izračuna i projektiranja sustava grijanja:

• najpouzdanije odrediti gubitak topline;
• odrediti količinu i uvjete korištenja rashladnog sredstva;
• odaberite elemente stvaranja, pokreta i prijenosa topline što je preciznije moguće.

Tijekom gradnje sustavi grijanja Potrebno je u početku prikupiti različite podatke o sobi / zgradi u kojoj će se koristiti sustav grijanja. Nakon izvođenja izračuna toplinskih parametara sustava, analizirajte rezultate aritmetičkih operacija.

Na temelju dobivenih podataka odabiru se dijelovi sustava grijanja s naknadnom kupnjom, ugradnjom i puštanjem u pogon.

Grijanje je višekomponentni sustav za osiguranje odobrenog temperaturnog režima u sobi / zgradi. To je zaseban dio komunikacijskog kompleksa modernog stambenog prostora

Važno je napomenuti da navedena metoda toplinskog izračuna omogućuje vam precizan izračun velikog broja količina koje posebno opisuju budući sustav grijanja.

Kao rezultat toplinskog izračuna, bit će dostupne sljedeće informacije:

• broj gubitaka topline, snaga kotla;
• broj i vrsta toplinskih radijatora za svaku sobu zasebno;
• hidrauličke karakteristike cjevovoda;
• zapremina, brzina rashladne tekućine, snaga toplinske pumpe.

Toplinski proračun nije teoretski kontura, već prilično točni i razumni rezultati koji se preporučuju u praksi prilikom odabira komponenata sustava grijanja.

Standardi sobne temperature

Prije bilo kakvog izračunavanja parametara sustava potrebno je, u najmanju ruku, znati redoslijed očekivanih rezultata, kao i standardizirati karakteristike nekih tabelarnih veličina koje je potrebno zamijeniti u formulama ili ih orijentirati.

Izvođenjem izračuna parametara s takvim konstantama možete biti sigurni u pouzdanost željenog dinamičkog ili konstantnog parametra sustava.

Za prostore raznih namjena postoje referentni standardi za temperaturne uvjete stambenih i nestambenih prostora. Ovi standardi su zapisani u takozvanom GOST-u

Za sustav grijanja, jedan od tih globalnih parametara je sobna temperatura, koja bi trebala biti konstantna bez obzira na godišnje doba ili okolne uvjete.

Prema propisima sanitarnih standarda i propisa postoje razlike u temperaturi u odnosu na ljetno i zimsko razdoblje u godini. Klimatizacijski sustav odgovoran je za temperaturni režim prostorije u ljetnoj sezoni, a načelo njegovog izračuna detaljno je opisano u ovaj članak.

Ali temperaturu u sobi zimi osigurava sustav grijanja. Stoga nas zanimaju temperaturni rasponi i njihove tolerancije na odstupanja za zimsku sezonu.

Većina regulatornih dokumenata određuje sljedeće temperaturne opsege koji čovjeku omogućavaju ugodan boravak u sobi.

Za nestambene uredske prostore do 100 m²:

• 22-24 ° C - optimalna temperatura zraka;
• 1 ° C - dopuštena fluktuacija.

Za prostore uredskog tipa s površinom većom od 100 m² temperatura 21-23 ° C. Za nestambene prostore industrijskog tipa temperaturni rasponi se uvelike razlikuju ovisno o namjeni prostorije i utvrđenim standardima zaštite rada.

Ugodna sobna temperatura za svaku osobu je "vlastita".Netko voli biti vrlo topao u sobi, netko ugodan kad je soba cool - sve je to sasvim individualno

Što se tiče stambenih prostorija: stanova, privatnih kuća, posjeda itd., Postoje određeni temperaturni rasponi koji se mogu prilagoditi ovisno o željama stanovnika.

Ipak, za specifične sobe stana i kuće imamo:

• 20-22 ° C - stambeni prostor, uključujući dječju sobu, tolerancija ± 2 ° S -
• 19-21 ° C - kuhinja, toalet, tolerancija ± 2 ° C;
• 24-26 ° C - kupka, tuš, bazen, tolerancija ± 1 ° C;
• 16-18 ° C - hodnici, hodnici, stubišta, ostave, tolerancija + 3 ° C

Važno je napomenuti da postoji još nekoliko osnovnih parametara koji utječu na temperaturu u prostoriji i na koje se morate usredotočiti prilikom izračuna sustava grijanja: vlaga (40-60%), koncentracija kisika i ugljičnog dioksida u zraku (250: 1), brzina zraka mase (0,13-0,25 m / s) itd.

Izračun gubitka topline u kući

Prema drugom zakonu termodinamike (školska fizika), ne dolazi do spontanog prijenosa energije iz manje zagrijanih na malo ugrijanije mini ili makro objekte. Poseban slučaj ovog zakona je „želja“ za stvaranjem temperaturne ravnoteže između dva termodinamička sustava.

Na primjer, prvi sustav je okruženje s temperaturom od -20 ° C, drugi sustav je građevina s unutarnjom temperaturom od + 20 ° C. Prema gore navedenom zakonu, ova dva sustava nastojat će uravnotežiti razmjenom energije. To će se dogoditi gubitkom topline iz drugog sustava i hlađenjem u prvom.

Definitivno možemo reći da temperatura okoline ovisi o zemljopisnoj širini na kojoj se nalazi privatna kuća. A temperaturna razlika utječe na količinu istjecanja topline iz zgrade (+)

Pod gubitkom topline podrazumijeva se nehotično oslobađanje topline (energije) iz određenog objekta (kuće, stana). Za običan stan ovaj postupak nije toliko "upadljiv" u usporedbi s privatnom kućom, jer se stan nalazi unutar zgrade i "susjedan je" ostalim stanovima.

U privatnoj kući kroz vanjske zidove, pod, krov, prozore i vrata, u jednoj ili drugoj mjeri, toplina "odlazi".

Znajući količinu gubitka topline za najnepovoljnije vremenske uvjete i karakteristike tih uvjeta, moguće je s visokom točnošću izračunati snagu sustava grijanja.

Dakle, volumen istjecanja topline iz zgrade izračunava se sljedećom formulom:

Q = Q_kat+ Q_zid+ Q_prozor+ Q_krov+ Q_vrata+ ... + Q_jagdje

Qi - količinu gubitka topline zbog jednoličnog izgleda školjke zgrade.

Svaka komponenta formule izračunava se formulom:

Q = S * ΔT / Rgdje

• P - curenje topline, V;
• S - područje određene vrste građevine m;
• DT - razlika u temperaturi okoline i unutarnjeg zraka, ° C;
• R - toplinski otpor određene vrste građevine, m²* ° C / W.

Vrijednost toplinske otpornosti za stvarne materijale preporučuje se uzimati iz pomoćnih tablica.

Uz to se toplinski otpor može dobiti pomoću sljedećeg omjera:

R = d / kgdje

• R - toplinski otpor, (m²* K) / W;
• k - toplinska vodljivost materijala, W / (m²* K);
• d - debljina ovog materijala, m

U starim kućama s vlažnom krovnom konstrukcijom dolazi do curenja topline kroz gornji dio zgrade, naime kroz krov i potkrovlje. Provođenje događaja za stropna izolacija ili izolacija potkrovlja na krovu riješiti ovaj problem.

Ako izolirate potkrovni prostor i krov, tada se ukupni gubici topline iz kuće mogu značajno smanjiti

U kući postoji još nekoliko vrsta gubitka topline kroz pukotine u strukturama, ventilacijski sustav, napa za štednjake, otvaranje prozora i vrata. Ali uzeti u obzir njihov volumen nema smisla, jer oni čine ne više od 5% ukupnog broja velikih propuštanja topline.

Određivanje snage kotla

Za održavanje temperaturne razlike između okoliša i temperature unutar kuće potreban je neovisni sustav grijanja koji održava željenu temperaturu u svakoj sobi privatne kuće.

Osnova sustava grijanja su različiti vrste kotlova: tekuće ili čvrsto gorivo, električno ili plinsko.

Kotao je središnja jedinica sustava grijanja koja proizvodi toplinu. Glavna karakteristika kotla je njegova snaga, naime, stopa pretvorbe je količina topline po jedinici vremena.

Nakon izračuna toplinskog opterećenja za grijanje, dobivamo potrebnu nazivnu snagu kotla.

Za obični višesobni stan snaga kotla izračunava se na površinu i specifičnu snagu:

P_kotao= (S_soba* P_specifična)/10gdje

• S_soba - ukupna površina grijane prostorije;
• P_udellnaya - specifična snaga u odnosu na klimatske uvjete.

Ali ova formula ne uzima u obzir gubitak topline, što je dovoljno u privatnoj kući.

Postoji još jedan odnos koji uzima u obzir ovaj parametar:

P_kotao= (Q_gubitak* S) / 100gdje

• P_kotao - snaga kotla;
• P_gubitak - gubitak topline;
• S - grijano područje.

Nazivni kapacitet kotla mora se povećati. Rezerva je potrebna ako se planira koristiti bojler za grijanje vode za kupaonicu i kuhinju.

U većini sustava grijanja privatnih kuća preporučuje se korištenje ekspanzijskog spremnika u kojem će se skladištiti opskrba rashladnom tekućinom. Svaki privatni dom treba toplu vodu

Da biste osigurali rezervu snage kotla u posljednjoj formuli, potrebno je dodati sigurnosni faktor K:

P_kotao= (Q_gubitak* S * K) / 100gdje

K - bit će jednak 1,25, tj. konstrukcijski kapacitet kotla povećat će se za 25%.

Dakle, kapacitet kotla pruža mogućnost održavanja standardne temperature zraka u prostorijama zgrade, kao i početnog i dodatnog volumena tople vode u kući.

Značajke izbora radijatora

Standardne komponente za opskrbu toplinom u sobi su radijatori, ploče, sustavi podnog grijanja, konvektori itd. Najčešći dijelovi sustava grijanja su radijatori.

Toplinski radijator poseban je šuplji dizajn modularnog tipa izrađenog od legure s velikim raspršivanjem topline. Izrađuje se od čelika, aluminija, lijevanog željeza, keramike i drugih legura. Princip rada radijatora za grijanje svodi se na emisiju energije iz rashladne tekućine u prostor prostorije kroz "latice".

Aluminijski i bimetalni radijator grijanja zamijenili su masivne baterije od lijevanog željeza. Jednostavnost proizvodnje, velika potrošnja topline, uspješna konstrukcija i dizajn učinili su ovaj proizvod popularnim i široko rasprostranjenim alatom za zračenje topline u sobi.

Postoji nekoliko tehnika proračun radijatora grijanja u sobi. Sljedeći popis metoda sortiran je u redoslijedu povećanja točnosti.

Opcije izračuna:

1. Po području, N = (S * 100) / C, gdje je N broj odjeljaka, S površina prostorije (m²), C - prijenos topline s jednog dijela radijatora (W, uzet iz putovnice ili certifikata o proizvodu), 100 W - količina toplotnog toka koja je potrebna za grijanje 1 m² (empirijska vrijednost). Postavlja se pitanje: kako uzeti u obzir visinu stropa sobe?
2. Po volumenu, N = (S * H ​​* 41) / C, gdje su N, S, C slični. N - visina prostorije, 41 W - količina protoka topline, koja je potrebna za zagrijavanje 1 m³ (empirijska vrijednost).
3. Prema koeficijentima, N = (100 * S * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C, gdje su N, S, C i 100 slični. k1 - uzimajući u obzir broj kamera u dvostruko ostakljenom prozoru sobe, k2 - toplinska izolacija zidova, k3 - omjer površine prozora prema površini prostorije, k4 - prosječna minus temperatura u najhladnijem zimskom tjednu, k5 - broj vanjskih zidova prostorije (koji "izlaze" na ulicu), k6 - vrsta sobe na vrhu, k7 - visina stropa.

Ovo je najtočnija opcija za izračun broja odjeljaka. Naravno, frakcijski rezultati izračuna uvijek su zaokruženi na slijedeći cijeli broj.

Hidraulički proračun vodoopskrbe

Naravno, „slika“ izračunavanja topline za grijanje ne može biti potpuna bez izračunavanja karakteristika kao što su volumen i brzina rashladnog sredstva.U većini slučajeva, rashladno sredstvo je obična voda u tekućem ili plinovitom stanju agregacije.

Stvarni volumen rashladne tekućine preporučuje se izračunati zbrajanjem svih šupljina u sustavu grijanja. Kada koristite kotao s jednim krugom, to je najbolja opcija. Pri korištenju kotlova s ​​dva kruga u sustavu grijanja potrebno je uzeti u obzir troškove tople vode za higijenske i druge kućne potrebe

Izračunavanje količine vode zagrijane dvokružnim bojlerom za snabdjevanje stanovnika toplom vodom i nosačem topline provodi se zbrajanjem unutarnjeg volumena kruga grijanja i stvarnih potreba korisnika u grijanoj vodi.

Količina tople vode u sustavu grijanja izračunava se formulom:

W = k * Pgdje

• W - volumen nosača topline;
• P - snaga kotla za grijanje;
• k - faktor snage (broj litara po jedinici snage je 13,5, raspon je 10-15 litara).

Kao rezultat toga, konačna formula izgleda ovako:

W = 13,5 * P

Brzina rashladne tekućine konačna je dinamička procjena sustava grijanja, koja karakterizira brzinu cirkulacije tekućine u sustavu.

Ova vrijednost pomaže u procjeni vrste i promjera cjevovoda:

V = (0,86 * P * μ) / ΔTgdje

• P - snaga kotla;
• μ - učinkovitost kotla;
• DT - temperaturna razlika između isporučene vode i povratne vode.

Korištenje gore navedenih metoda hidraulički proračun, moći će se dobiti stvarni parametri, koji su "temelj" budućeg sustava grijanja.

Primjer toplinskog izračuna

Kao primjer izračuna topline, navedena je obična jednokatnica s četiri dnevne sobe, kuhinjom, kupaonicom, "zimskim vrtom" i pomoćnim prostorijama.

Temelj je od monolitne armirano-betonske ploče (20 cm), vanjski zidovi su betonski (25 cm) žbukom, krov je obložen drvenim gredama, krov je metalnim crijepom i mineralnom vunom (10 cm)

Označite početne parametre kuće, potrebne za izračune.

Dimenzije zgrade:

• visina poda - 3 m;
• mali prozor prednjeg i stražnjeg dijela zgrade 1470 * 1420 mm;
• veliki prozor pročelja 2080 * 1420 mm;
• ulazna vrata 2000 * 900 mm;
• stražnja vrata (izlaz na terasu) 2000 * 1400 (700 + 700) mm.

Ukupna širina zgrade 9,5 m², duljina 16 m², Grijaće se samo dnevni boravak (4 kom.), Kupaonica i kuhinja.

Da biste precizno izračunali gubitak topline na zidovima s područja vanjskih zidova, trebate oduzeti područje svih prozora i vrata - ovo je potpuno drugačija vrsta materijala s njegovom toplinskom otpornošću

Započinjemo s izračunavanjem površina homogenih materijala:

• tlocrtna površina - 152 m²;
• površina krova - 180 m² , s obzirom na visinu potkrovlja 1,3 m i širinu staze - 4 m;
• površina prozora - 3 * 1,47 * 1,42 + 2,08 * 1,42 = 9,22 m²;
• površina vrata - 2 * 0,9 + 2 * 2 * 1,4 = 7,4 m².

Površina vanjskih zidova bit će 51 * 3-9,22-7,4 = 136,38 m².

Prelazimo na izračun gubitka topline za svaki materijal:

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

Kao i Q_zid ekvivalentno 136,38 * 40 * 0,25 / 0,3 = 4546. Zbroj svih gubitaka topline iznosit će 19628,4 vata.

Kao rezultat, izračunavamo snagu kotla: P_kotao= Q_gubitak* 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.

Izračunat ćemo broj odjeljaka radijatora za jednu od soba. Za sve ostale proračuni su slični. Na primjer, kutna soba (lijevi, donji kut dijagrama) je 10,4 m2.

Stoga je 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.

Za ovu sobu potrebno je 9 dijelova radijatora za grijanje s prijenosom topline od 180 vata.

Okrenimo se izračunu količine rashladne tekućine u sustavu - W = 13,5 * P = 13,5 * 21 = 283,5 litara. Stoga će brzina rashladne tekućine biti: V = (0,86 * P * μ) / ∆T = (0,86 * 21000 * 0,9) /20=812,7 l.

Kao rezultat toga, potpuna rotacija ukupne zapremine rashladne tekućine u sustavu bit će jednaka 2,87 puta u jednom satu.

Izbor članaka o toplinskom proračunu pomoći će u određivanju točnih parametara elemenata sustava grijanja:

1. Proračun sustava grijanja privatne kuće: pravila i primjeri izračuna
2. Termotehnički proračun zgrade: specifičnosti i formule za izvođenje proračuna + praktični primjeri

Zaključci i korisni video na temu

Jednostavan izračun sustava grijanja za privatnu kuću predstavljen je u sljedećem pregledu:

Sve suptilnosti i općeprihvaćene metode za proračun toplinskih gubitaka zgrade prikazane su u nastavku:

Još jedna mogućnost izračunavanja toplinskih curenja u tipičnoj privatnoj kući:

Ovaj video govori o značajkama cirkulacije energetskog nosača za grijanje kuće:

Toplinski proračun sustava grijanja je individualne prirode, mora se izvršiti ispravno i točno. Što će se preciznije izračunati, manje će morati preplatiti vlasnici seoske kuće tijekom rada.

Imate li iskustva u izvođenju toplinskog izračuna sustava grijanja? Ili imate pitanja o temi? Molimo podijelite svoje mišljenje i ostavite komentare. Blok za povratne informacije nalazi se ispod.