Tepelný výpočet vykurovacieho systému: ako správne vypočítať zaťaženie systému

Návrh a tepelný výpočet vykurovacieho systému je povinnou etapou pri zabezpečovaní vykurovania domácností. Hlavnou úlohou výpočtovej činnosti je určiť optimálne parametre kotla a systému radiátora.

Súhlasíte, na prvý pohľad by sa mohlo zdať, že iba inžinier môže vykonať výpočet tepelnej techniky. Nie všetko je však také zložité. Po znalosti algoritmu akcií sa ukáže, že nezávisle vykoná potrebné výpočty.

Článok podrobne stanovuje postup výpočtu a poskytuje všetky potrebné vzorce. Pre lepšie pochopenie sme pripravili príklad tepelnej kalkulácie pre súkromný dom.

Tepelný výpočet kúrenia: všeobecný poriadok

Klasický tepelný výpočet vykurovacieho systému je konsolidovaným technickým dokumentom, ktorý obsahuje povinné postupné štandardné metódy výpočtu.

Pred štúdiom týchto výpočtov hlavných parametrov je však potrebné rozhodnúť sa o koncepcii samotného vykurovacieho systému.

Vykurovací systém sa vyznačuje núteným prívodom a neúmyselným odvodom tepla v miestnosti.

Hlavné úlohy výpočtu a návrhu vykurovacieho systému:

• najspoľahlivejšie určujú tepelné straty;
• určiť množstvo a podmienky použitia chladiva;
• čo najpresnejšie vyberte prvky výroby, premiestnenia a prenosu tepla.

Počas výstavby vykurovacie systémy Najskôr je potrebné zhromaždiť rôzne údaje o miestnosti / budove, v ktorej sa bude vykurovací systém používať. Po vykonaní výpočtu tepelných parametrov systému analyzujte výsledky aritmetických operácií.

Na základe získaných údajov sa vyberú komponenty vykurovacieho systému s následným nákupom, inštaláciou a uvedením do prevádzky.

Kúrenie je viaczložkový systém na zabezpečenie schváleného teplotného režimu v miestnosti / budove. Je samostatnou súčasťou komunikačného komplexu moderného bývania

Je pozoruhodné, že špecifikovaná metóda tepelného výpočtu vám umožňuje presne vypočítať veľké množstvo veličín, ktoré špecificky popisujú budúci vykurovací systém.

V dôsledku tepelného výpočtu budú k dispozícii tieto informácie:

• počet tepelných strát, výkon kotla;
• počet a typ vykurovacích telies pre každú miestnosť osobitne;
• hydraulické vlastnosti potrubia;
• objem, rýchlosť chladiacej kvapaliny, výkon tepelného čerpadla.

Tepelný výpočet nie je teoretický prehľad, ale celkom presné a primerané výsledky, ktoré sa odporúčajú používať v praxi pri výbere komponentov vykurovacieho systému.

Normy teploty miestnosti

Pred akýmkoľvek výpočtom systémových parametrov je potrebné poznať minimálne poradie očakávaných výsledkov a mať štandardizované charakteristiky niektorých tabuľkových veličín, ktoré je potrebné nahradiť do vzorcov alebo sa na ne orientovať.

Vykonaním výpočtov parametrov s týmito konštantami si môžete byť istí spoľahlivosťou požadovaného dynamického alebo konštantného systémového parametra.

Pre priestory rôznych účelov existujú referenčné normy pre teplotné podmienky bytových a nebytových priestorov. Tieto normy sú zakotvené v tzv. GOST

V prípade vykurovacieho systému je jedným z týchto globálnych parametrov teplota v miestnosti, ktorá by mala byť konštantná bez ohľadu na ročné obdobie alebo podmienky prostredia.

Podľa predpisov sanitárnych noriem a predpisov existujú teplotné rozdiely v letnom a zimnom období. Klimatizačný systém je zodpovedný za teplotný režim miestnosti v letnej sezóne, princíp jeho výpočtu je podrobne opísaný v časti tento článok.

Izbovú teplotu v zime poskytuje vykurovací systém. Preto nás zaujímajú teplotné rozsahy a ich tolerancie pre odchýlky pre zimnú sezónu.

Väčšina regulačných dokumentov špecifikuje nasledujúce teplotné rozsahy, ktoré umožňujú, aby sa osoba pohodlne v miestnosti.

Pre nebytové kancelárske priestory do 100 m²:

• 22 až 24 ° C - optimálna teplota vzduchu;
• 1 ° C - prípustná fluktuácia.

Pre kancelárske priestory s rozlohou viac ako 100 m² teplota je 21 až 23 ° C. V prípade nebytových priestorov priemyselného typu sa teplotné rozsahy veľmi líšia v závislosti od účelu miestnosti a stanovených noriem ochrany práce.

Pohodlná izbová teplota pre každú osobu je „vlastná“.Niekto má rád veľmi teplo v miestnosti, niekto pohodlný, keď je miestnosť v pohode - všetko je celkom individuálne

Pokiaľ ide o obytné priestory: byty, súkromné ​​domy, pozemky atď., Existujú určité teplotné rozsahy, ktoré je možné upraviť podľa želania obyvateľov.

A predsa máme pre konkrétne izby bytu a domu:

• 20 až 22 ° C - obytné vrátane detskej izby, tolerancia ± 2 ° С -
• 19 až 21 ° C - kuchyňa, toaleta, tolerancia ± 2 ° C;
• 24 až 26 ° C - vaňa, sprcha, bazén, tolerancia ± 1 ° C;
• 16 až 18 ° C - chodby, chodby, schodiská, chodby, tolerancia + 3 ° C

Je dôležité si uvedomiť, že existuje niekoľko ďalších základných parametrov, ktoré ovplyvňujú teplotu v miestnosti a na ktoré sa musíte zamerať pri výpočte vykurovacieho systému: vlhkosť (40 - 60%), koncentrácia kyslíka a oxidu uhličitého vo vzduchu (250: 1), rýchlosť vzduchu hmotnosti (0,13-0,25 m / s) atď.

Výpočet tepelných strát v dome

Podľa druhého termodynamického zákona (školská fyzika) nedochádza k spontánnemu prenosu energie z menej zahrievaných na viac zahrievané mini alebo makro objekty. Osobitným prípadom tohto zákona je „túžba“ vytvoriť teplotnú rovnováhu medzi dvoma termodynamickými systémami.

Napríklad prvý systém je prostredie s teplotou -20 ° C, druhým systémom je budova s ​​vnútornou teplotou + 20 ° C. Podľa vyššie uvedeného zákona sa tieto dva systémy budú usilovať o rovnováhu prostredníctvom výmeny energie. K tomu dôjde stratou tepla z druhého systému a ochladením v prvom systéme.

Môžeme určite povedať, že okolitá teplota závisí od zemepisnej šírky, v ktorej sa nachádza súkromný dom. A teplotný rozdiel ovplyvňuje množstvo úniku tepla z budovy (+)

Strata tepla znamená neúmyselné uvoľnenie tepla (energie) z určitého objektu (domu, bytu). V prípade obyčajného bytu nie je tento proces v porovnaní so súkromným domom „znateľný“, pretože sa nachádza vo vnútri budovy a „susedí“ s inými bytmi.

V súkromnom dome cez vonkajšie steny, podlahu, strechu, okná a dvere do istej miery teplo „opúšťa“.

Znalosť množstva tepelných strát za najnepriaznivejších poveternostných podmienok a charakteristika týchto podmienok, je možné vypočítať výkon vykurovacieho systému s vysokou presnosťou.

Objem úniku tepla z budovy sa teda vypočíta podľa tohto vzorca:

Q = Q_podlaha+ Q_stena+ Q_okno+ Q_strecha+ Q_dvere+ ... + Q_jakde

qi - množstvo tepelných strát z rovnomerného vzhľadu plášťa budovy.

Každá zložka vzorca sa vypočíta podľa vzorca:

Q = S * ATT / Rkde

• Q - únik tepla, V;
• S - plocha konkrétneho typu konštrukcie, sq. m;
• AT - rozdiel teplôt okolitého a vnútorného vzduchu, ° C;
• R - tepelný odpor určitého typu konštrukcie, m²* ° C / W.

Hodnota tepelného odporu pre skutočné materiály sa odporúča prevziať z pomocných tabuliek.

Tepelný odpor sa dá navyše získať pomocou nasledujúceho pomeru:

R = d / kkde

• R - tepelný odpor, (m²* K) / W;
• k - tepelná vodivosť materiálu, W / (m²* K);
• d - hrúbka tohto materiálu, m

V starých domoch s vlhkou strešnou konštrukciou dochádza k úniku tepla cez hornú časť budovy, konkrétne cez strechu a podkrovie. Realizácia udalostí pre izolácia stropu alebo zateplenie podkrovia vyriešiť tento problém.

Ak zateplíte podkrovie a strechu, môžete výrazne znížiť celkové tepelné straty z domu

V dome je niekoľko ďalších druhov tepelných strát spôsobených prasklinami v konštrukciách, vetracom systéme, digestore, otváraní okien a dverí. Ale vziať do úvahy ich objem nedáva zmysel, pretože tvoria najviac 5% z celkového počtu veľkých únikov tepla.

Stanovenie výkonu kotla

Na udržanie teplotného rozdielu medzi prostredím a teplotou vo vnútri domu je potrebný nezávislý vykurovací systém, ktorý udržuje požadovanú teplotu v každej miestnosti súkromného domu.

Základ vykurovacieho systému je odlišný typy kotlov: kvapalné alebo tuhé palivo, elektrické alebo plynové.

Kotol je ústrednou jednotkou vykurovacieho systému, ktorý vyrába teplo. Hlavnou charakteristikou kotla je jeho výkon, a to konverzný pomer je množstvo tepla za jednotku času.

Po vypočítaní tepelného zaťaženia pre vykurovanie získame požadovaný menovitý výkon kotla.

V prípade obyčajného viacizbového bytu sa výkon kotla počíta prostredníctvom oblasti a špecifického výkonu:

R_bojler= (S_priestory* R_špecifický)/10kde

• S_priestory - celková plocha vykurovanej miestnosti;
• R_predčasný - špecifický výkon v porovnaní s klimatickými podmienkami.

Ale tento vzorec nezohľadňuje tepelné straty, ktoré sú dosť v súkromnom dome.

Existuje iný vzťah, ktorý zohľadňuje tento parameter:

R_bojler= (Q_straty* S) / 100kde

• R_bojler - výkon kotla;
• Q_straty - Tepelné straty;
• S - vyhrievaný priestor.

Menovitý výkon kotla sa musí zvýšiť. Rezerva je potrebná, ak sa plánuje použitie kotla na ohrev vody pre kúpeľňu a kuchyňu.

Vo väčšine vykurovacích systémov v súkromných domoch sa odporúča používať expanznú nádrž, v ktorej bude uložená dodávka chladiva. Každý súkromný dom potrebuje teplú vodu

Na zabezpečenie rezervy výkonu kotla v poslednom vzorci je potrebné pridať bezpečnostný faktor K:

R_bojler= (Q_straty* S * K) / 100kde

TO - rovná sa 1,25, to znamená, že konštrukčná kapacita kotla sa zvýši o 25%.

Kapacita kotla tak poskytuje možnosť udržiavať štandardnú teplotu vzduchu v miestnostiach budovy, ako aj mať počiatočný a dodatočný objem teplej vody v dome.

Funkcie výberu radiátorov

Štandardnými komponentmi na dodávanie tepla v miestnosti sú radiátory, panely, podlahové vykurovacie systémy, konvektory atď. Najbežnejšou súčasťou vykurovacieho systému sú radiátory.

Tepelný radiátor je špeciálna dutá konštrukcia modulárneho typu vyrobená zo zliatiny s vysokým rozptylom tepla. Je vyrobený z ocele, hliníka, liatiny, keramiky a iných zliatin. Princíp činnosti vykurovacieho telesa je znížený na emisiu energie z chladiva do priestoru miestnosti pomocou „lístkov“.

Masívne liatinové batérie nahradili hliníkové a bimetalové radiátory. Vďaka jednoduchosti výroby, vysokému rozptylu tepla, úspešnej konštrukcii a dizajnu sa tento produkt stal populárnym a rozšíreným nástrojom na vyžarovanie tepla v miestnosti.

Existuje niekoľko techník výpočet vykurovacích telies v izbe. Nasledujúci zoznam metód je usporiadaný podľa zvyšujúcej sa presnosti.

Možnosti výpočtu:

1. Podľa oblasti, N = (S * 100) / C, kde N je počet úsekov, S je plocha miestnosti (m²), C - prenos tepla z jednej časti chladiča (W, prevzatý z cestovného pasu alebo osvedčenia o produkte), 100 W - množstvo tepelného toku, ktoré je potrebné na vykurovanie 1 m² (empirická hodnota). Vynára sa otázka: ako zohľadniť výšku stropu miestnosti?
2. Podľa objemu, N = (S * H ​​* 41) / C, kde N, S, C je podobné. N - výška miestnosti, 41 W - množstvo tepelného toku, ktoré je potrebné na vykurovanie 1 m³ (empirická hodnota).
3. Podľa koeficientov, N = (100 * S * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C, kde N, S, C a 100 sú podobné. k1 - berúc do úvahy počet kamier v dvojitom zasklení okna miestnosti, k2 - tepelná izolácia stien, k3 - pomer plochy okien k ploche miestnosti, k4 - priemerná mínus teplota v najchladnejšom týždni zimy, k5 - počet vonkajších stien miestnosti (ktoré „vychádzajú“ na ulicu), k6 - druh miestnosti na vrchu, k7 - výška stropu.

Toto je najpresnejšia možnosť na výpočet počtu sekcií. Čiastkové výsledky výpočtov sa samozrejme zaokrúhlia vždy na najbližšie celé číslo.

Hydraulický výpočet zásobovania vodou

„Obraz“ výpočtu tepla na vykurovanie samozrejme nemôže byť úplný bez výpočtu takých charakteristík, ako je objem a rýchlosť chladiva.Chladivom je vo väčšine prípadov obyčajná voda v kvapalnom alebo plynnom stave agregácie.

Skutočný objem chladiacej kvapaliny sa odporúča vypočítať spočítaním všetkých dutín vo vykurovacom systéme. Pri použití jednookruhového kotla je to najlepšia voľba. Pri použití dvojokruhových kotlov vo vykurovacom systéme je potrebné zohľadniť náklady na teplú vodu na hygienické a iné domáce účely.

Výpočet objemu vody vyhrievanej dvojokruhovým kotlom, ktorý poskytuje obyvateľom horúcu vodu a teplo, sa vykonáva spočítaním vnútorného objemu vykurovacieho okruhu a skutočných potrieb užívateľov vo vyhrievanej vode.

Objem horúcej vody vo vykurovacom systéme sa vypočíta podľa vzorca:

W = k * Pkde

• W - objem nosiča tepla;
• P - výkon vykurovacieho kotla;
• k - účinník (počet litrov na jednotku výkonu je 13,5, rozsah je 10-15 litrov).

Výsledkom je, že výsledný vzorec vyzerá takto:

W = 13,5 * P

Rýchlosť chladiva je konečným dynamickým hodnotením vykurovacieho systému, ktorý charakterizuje rýchlosť cirkulácie tekutiny v systéme.

Táto hodnota pomáha vyhodnotiť typ a priemer potrubia:

V = (0,86 * P * μ) / ATkde

• P - výkon kotla;
• μ - účinnosť kotla;
• AT - teplotný rozdiel medzi privádzanou a vratnou vodou.

Použitím vyššie uvedených metód hydraulický výpočet, bude možné získať skutočné parametre, ktoré sú „základom“ budúceho vykurovacieho systému.

Príklad tepelného výpočtu

Ako príklad výpočtu tepla je k dispozícii obyčajný 1-podlažný dom so štyrmi obývačkami, kuchyňou, kúpeľňou, „zimnou záhradou“ a technickými miestnosťami.

Podklad je vyrobený z monolitickej železobetónovej dosky (20 cm), vonkajšie steny sú betónové (25 cm) s omietkou, strecha je pokrytá drevenými trámami, strecha je kovová a minerálna vlna (10 cm)

Označte počiatočné parametre domu, potrebné pre výpočty.

Rozmery budovy:

• výška podlahy - 3 m;
• malé okno prednej a zadnej časti budovy 1470 x 1420 mm;
• veľké okno fasády 2080 x 1420 mm;
• vstupné dvere 2000 x 900 mm;
• zadné dvere (výstup na terasu) 2000 x 1400 (700 + 700) mm.

Celková šírka budovy 9,5 m², dĺžka 16 m², Vykurujú sa iba obývacie izby (4 ks), kúpeľňa a kuchyňa.

Ak chcete presne vypočítať tepelné straty na stenách z oblasti vonkajších stien, musíte odpočítať plochu všetkých okien a dverí - jedná sa o úplne iný druh materiálu s jeho tepelným odporom

Začneme výpočtom oblastí homogénnych materiálov:

• podlahová plocha - 152 m²;
• plocha strechy - 180 m² vzhľadom na výšku podkrovia 1,3 ma šírku zjazdovky - 4 m;
• plocha okna - 3 * 1,47 * 1,42 + 2,08 * 1,42 = 9,22 m²;
• oblasť dverí - 2 * 0,9 + 2 * 2 * 1,4 = 7,4 m².

Plocha vonkajších stien bude 51 * 3-9,22-7,4 = 136,38 m².

Pokračujeme vo výpočte tepelných strát na každom materiáli:

• Q_podlaha= S * ΔT * k / d = 152 x 20 * 0,2 / 1,7 = 357,65 W;
• Q_strecha= 180 x 40 * 0,1 / 0,05 = 14400 W;
• Q_okno= 9,22 * 40 * 0,36 / 0,5 = 265,54 W;
• Q_dvere= 7,4 * 40 * 0,15 / 0,75 = 59,2 W;

Rovnako ako Q_stena zodpovedá 136,38 * 40 * 0,25 / 0,3 = 4546. Súčet všetkých tepelných strát bude 19628,4 wattov.

Výsledkom je výpočet výkonu kotla: P_bojler= Q_straty* S_{heating_room}* 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.

Vypočítame počet sekcií radiátorov pre jednu z miestností. Pre všetky ostatné sú výpočty podobné. Napríklad rohová miestnosť (ľavý, spodný roh diagramu) je 10,4 m2.

Preto 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.

V tejto miestnosti je potrebných 9 sekcií vykurovacieho telesa s tepelným prenosom 180 W.

Obrátime sa na výpočet množstva chladiva v systéme - W = 13,5 * P = 13,5 * 21 = 283,5 litrov. Rýchlosť chladiacej zmesi bude teda: V = (0,86 * P * μ) / ∆T = (0,86 * 21000 * 0,9) / 20 = 812,7 l.

V dôsledku toho bude úplná revolúcia celkového objemu chladiva v systéme zodpovedať 2,87 krát za hodinu.

Výber článkov o tepelnom výpočte pomôže určiť presné parametre prvkov vykurovacieho systému:

1. Výpočet vykurovacieho systému súkromného domu: pravidlá a príklady výpočtu
2. Termotechnický výpočet budovy: špecifiká a vzorce na vykonávanie výpočtov + praktické príklady

Závery a užitočné video na túto tému

Jednoduchý výpočet vykurovacieho systému pre súkromný dom je uvedený v nasledujúcom prehľade:

Všetky jemnosti a všeobecne akceptované metódy na výpočet tepelných strát budovy sú uvedené nižšie:

Ďalšia možnosť výpočtu úniku tepla v typickom súkromnom dome:

Toto video hovorí o vlastnostiach obehu nosiča energie na vykurovanie domu:

Tepelný výpočet vykurovacieho systému je svojou povahou individuálny, musí sa robiť správne a presne. Čím presnejšie budú výpočty vykonané, tým menej budú musieť majitelia vidieckeho domu počas prevádzky preplatiť.

Máte skúsenosti s vykonaním tepelného výpočtu vykurovacieho systému? Alebo máte otázky týkajúce sa tejto témy? Prosím, podeľte sa o svoj názor a zanechajte pripomienky. Blok spätnej väzby je umiestnený nižšie.