Izračunavanje toplotnog opterećenja na zagrevanju i srodnim

Kako izračunate toplotno opterećenje grejanja? Koji faktori utiču na potrebu kuće za toplotom? Kako odabrati optimalne uređaje za grijanje? U članku ćemo pokušati odgovoriti na ova i neka druga pitanja.

Lakše, još lakše

Odmah napravite rezervaciju: ovaj članak je namenjen vlasnicima privatnih kuća i apartmana sa nezavisnim grejanjem. Metode izračunavanja sistema grejanja višestambenih zgrada su prilično složene i moraju uzeti u obzir veliki broj faktora: rad ventilacije, vjetrova ruža, stepen insolacije zgrade i još mnogo toga.

U slučaju grejanja male kuće, lakše je podići izlaz toplote sa određenom maržom. Cena nekoliko dodatnih dijelova baterije jedva da se čini rušnim u odnosu na pozadinu ukupnih troškova izgradnje.

Operativni troškovi, međutim, sa odgovarajućom organizacijom, uopšte neće biti povećani: termostati i dodaci će ograničiti toplotni kapacitet u toplim danima kada to neće biti na potražnji.

Dakle: naš cilj je naučiti kako izračunati opterećenje grejanju na najjednostavniji i razumljiviji način za ne-specijaliste.

Ono što mislimo

Moramo naučiti kako računati:

• Ukupna izlazna snaga (ukupna snaga uređaja za grejanje, au slučaju autonomnog sistema, takođe snaga kotla).
• Odvojena snaga grejača u jednoj sobi.

Pored toga, dodirnutićemo nekoliko srodnih vrijednosti:

• Izračunavanje količine tečnosti za hlađenje i zapremine ekspanzijske posude sistema grejanja.

• Izbor performansi cirkulacione pumpe.
• Odabir optimalnog prečnika punjenja.

Ukupna izlazna snaga

Područje

Prije pola veka, SNiP-ovi nude najjednostavniju shemu proračuna koju mnogi koriste do danas: 100 vati toplote se uzimaju po kvadratnom metru zagrejanog prostora. Na kući od 100 kvadrata potrebno je 10 kW. Tačka.

Jednostavno, razumljivo i previše netačno.

Razlozi?

1. SNiP su razvijeni za stambene zgrade. Propuštanje toplote u stanu okruženom grejanim prostorijama i u privatnoj kući sa ledenim vazduhom iznad zidova su neuporedivi.
2. Izračunavanje je ispravno za apartmane sa visinom plafona od 2,5 metra. Veći plafon će povećati zapreminu sobe, a samim tim i cenu toplote.

1. Kroz prozore i vrata, gubi se mnogo više toplotne energije nego kroz zidove.
2. Na kraju, logično je pretpostaviti da će se gubici toplote u Sočiju i Jakutsku znatno razlikovati. Povećanje delta temperature između prostorije i ulice će udvostručiti potrošnju toplote za grejanje tačno dva puta. Međutim, fizika.

Po zapremini

Za prostorije sa standardizovanom toplotnom otpornošću zatvorenih objekata (za Moskvu - 3,19 m2 * C / W), možete koristiti proračun toplotne energije po zapremini prostora.

• 40 vati toplote uzima se po kubnom metru grejnog prostora. Za kubni metar zapremine privatne kuće bez zajedničkih zidova sa susednim zagrejanim objektima - 60.

• 100 vati toplotne energije se dodaje osnovnoj vrijednosti za svaki prozor. Za svaka vrata koja vode do ulice - 200.
• Snaga dobijena pomnožena je regionalnim koeficijentom:

Hajde još jednom da izračunamo potrebu za grejanjem termalne energije za kuću sa površinom od 100 kvadrata, ali sada nam definišemo zadatak:

1. Visina plafona od 3,2 metra će nam dati unutrašnji volumen kuće od 3,2 * 100 = 320 m3.
2. Osnovna toplotna snaga biće 320 * 60 = 19200 vati.
3. Prozori i vrata će izvršiti svoj deo: 19200+ (100 * 8) + (200 * 2) = 20.400 vati.
4. Pojačavajuća hladnoća januara nas primorava da upotrebimo klimatski koeficijent od 1,7. 20400 * 1,7 = 34640 vati.

Kako je lako vidjeti, razlika sa izračunavanjem prema prvom planu nije samo sjajna - zapanjujuća je.

Šta učiniti ako je kvalitet izolacije kuće znatno bolji ili lošiji od propisa za izgradnju? Termička zaštita zgrada?

Po zapremini i koeficijentu zagrevanja

Uputstvo za ovu situaciju se svodi na upotrebu formule oblika Q = V * Dt * K / 860, u kojem:

• Q - cenjeni pokazatelj toplotne energije u kilovatima.
• V - Zapremina zagrejanog prostora.
• Dt je delta temperatura između prostorije i ulice na vrhu hladnoće.
• K - koeficijent u zavisnosti od stepena izolacije zgrade.

Dve varijable zahtijevaju odvojene komentare.

Delta temperature se uzimaju između propisane SNiP stanarine temperature (+18 za regione sa nižim zimskim temperaturama do -31 ° C i +20 za područja sa jačim mrazima) i prosečan minimum najhladnijeg mjeseca. Usredsređivanje na apsolutni minimum nije vrijedno: rekordna prehlada je retka i, žao mi je zbog prisilnog punjenja, vreme ne.

Koeficijent toplotne izolacije može se izvesti aproksimiranjem podataka iz sledeće tabele:

Još jednom izvršimo izračunavanje toplotnih opterećenja na grejanju za našu kuću u Tyndi, navodeći da je izolovana plastičnim pjenastim slojem od 150 mm i zaštićena od vremena pomoću prozora sa tri prozora.

Zapravo, u suprotnom se ne grade moderne kuće u uslovima krajnjeg sjevera.

1. Temperatura unutar kuće pretpostavlja se da je +20 C.
2. Prosječni minimum januara će biti korisno podstaknuta od strane poznate internet enciklopedije. To je -33C.
3. Dakle, Dt = 53 stepeni.
4. Koeficijent toplotne izolacije iznosi 0,7: toplotna izolacija koju nam je opisala je blizu gornje granice efikasnosti.

Q = 320 * 53 * 0,7 / 860 = 13,8 kW. To je vrijednost koju vredi voditi pri izboru kotla.

Izbor snage uređaja za grejanje

Kako izračunati termičko opterećenje na konturnom delu koji odgovara jednoj sobi?

Jednostavno jednostavno: izvršite izračunavanje na jednom od gore navedenih šema, ali za zapreminu sobe. Na primer, soba od 10 m2 će imati tačno 1/10 ukupne toplotne energije; prema izračunavanju prema poslednjoj šemi, iznosi 1380 vati.

Kako odabrati grejač sa željenim karakteristikama?

U opštem slučaju, jednostavno ispitivanjem dokumentacije za radijator ili konvektor koji ste primetili. Proizvođači obično pokazuju vrednost toplotnog fluksa za jedan odeljak ili čitav instrument.

Nuance: tok toplote obično se naziva delta temperature od 70 stepeni između rashladnog sredstva i vazduha u prostoriji. Smanjenje ove delte za pola će izazvati dvostruko smanjenje snage.

Ako iz nekog razloga dokumentacija i veb lokacija proizvođača nisu dostupni, možete koristiti sledeće prosječne vrijednosti:

Odvojeno, potrebno je odrediti proračun registra za prenos toplote.

Za horizontalnu cijev kružnog preseka izračunava se formulom Q = Pi * Dn * L * k * Dt, u kojoj:

• Q - termička snaga u vatima;
• Pi je broj pi uzet 3.1415;
• Dn je spoljašnji prečnik odseka registra u metrima.
• L - dužina cevi u metrima.
• k je koeficijent toplotne provodljivosti, koji za čelične cijevi iznosi 11,63 W / m2 * C;
• Dt je delta temperature između rashladnog sredstva i vazduha u prostoriji.

Tipičan registar sastoji se od nekoliko sekcija. Istovremeno, svi oni, osim prvog, nalaze se u toku toka toplog vazduha, što smanjuje parametar Dt i direktno utiče na prenos toplote. Zbog toga se dodatni faktor od 0,9 koristi za drugi i drugi dio.

Hajde da pratimo primer ove kalkulacije.

Hajde da izračunamo kapacitet toplote registra četvorojeka dužine od tri metra, napravljen od cevi sa spoljnim prečnikom 208 mm, pri temperaturi rashladne tečnosti od 70 stepeni i temperaturi vazduha u sobi od 20 stepeni.

1. Snaga prvog dela će biti 3.1415 * 0.208 * 3 * 11.63 * 50 = 1140 vati (zaobljena u celom broju).
2. Snaga druge i druge sekcije jednaka je 1140 * 0.9 = 1026 vati.
3. Ukupna toplotna snaga registra je 1140+ (1026 * 3) = 4218 vati.

Kapacitet ekspanzionog rezervoara

Ovo je jedan od parametara koji treba izračunati u autonomnom sistemu grejanja. Rezervoar za ekspanziju mora sadržati višak rashladne tečnosti tokom termičke ekspanzije. Cena njegove nedovoljne zapremine - stalni rad sigurnosnog ventila.

Međutim: precijenjena zapremina rezervoara nema negativnih posledica.

U najjednostavijoj verziji računanja, rezervoar je uzeo jednak 10% ukupne količine tečnosti za hlađenje u krugu. Kako saznati količinu rashladne tečnosti?

Evo nekoliko jednostavnih rešenja:

• Sistem je napunjen vodom, nakon čega se spaja u bilo koju dimenzionalnu jela.
• Pored toga, u balansiranom sistemu, zapremina rashladnog sredstva u litrima je približno jednaka 13 puta veća od kotla u kilovatima.

Složenija (ali takođe i preciznija formulacija rezervoara za rezervoare) izgleda ovako:

V = (Vt x E) / D.

U njemu:

• V je potrebna zapremina rezervoara u litrima.
• Vt je zapremina rashladnog sredstva u litrima.
• E je koeficijent ekspanzije hladnjaka na maksimalnoj radnoj temperaturi kruga.
• D - odnos efikasnosti rezervoara.

U ovom slučaju, nekoliko parametara trebaju komentare.

Koeficijent ekspanzije vode, koji često deluje kao hladnjak, kada se zagreva od početne temperature od + 10C, može se uzeti iz sledeće tabele:

Korisno: mešavine vode i glikola koji se koriste kao antifriz za grejne krugove, proširuju se kada se malo zagrije. Razlika dostiže 0,45% kada se zagreje na 100 stepeni 30% rastvora glikola.

Koeficijent efikasnosti ekspanzionog rezervoara izračunava se pomoću sledeće formule: D = (Pv - Ps) / (Pv + 1).

U njemu:

• Pv je maksimalni dozvoljeni radni pritisak u krugu. Postavljeno je da aktivira sigurnosni ventil. Po pravilu, izabrano je jednako 2,5 atmosfere.
• Ps - pritisak punjenja rezervoara. Obično odgovara visini kolone vode u krugu iznad rezervoara. Na primjer, u sistemu grijanja, gdje se vrha radijatora na drugom spratu postavlja iznad rezervoara postavljenog u podrum, 5 metara, rezervoar se napuni sa pritiskom od 0,5 atmosfere (što odgovara pet metarskoj glavi).

Kao primer, uradimo izračunavanje rezervoara "uradi sam" za sledeće uslove:

• Zapremina rashladnog sredstva u krugu je 400 litara.
• Nosač toplote - voda zagrijana kotlom od 10 do 70 stepeni.
• Sigurnosni ventil je postavljen na 2,5 kgf / cm2.
• Kapacitet ekspanzije je naduvavan vazduhom do pritiska od 0,5 kgf / cm2.

Dakle:

1. Koeficijent efikasnosti rezervoara je (2,5-0,5) / (2,5 + 1) = 0,57.

1. Koeficijent ekspanzije vode kada se zagreje na 60 stepeni je 2,25% ili 0,0225.
2. Rezervoar treba da ima minimalnu zapreminu od 400 * 0,0225 / 0,57 = 16 (zaokruženo na najbližu vrednost iz raspona veličine rezervoara) litara.

Pumpa

Kako odabrati optimalni pritisak i performanse pumpe?

Sa svim pritiskom je jednostavan. Njegova minimalna vrijednost 2 metra (0,2 kgf / cm2) je dovoljna za konturu bilo koje razumne dužine.

Referenca: sistem grijanja u funkciji stambene zgrade kada je razlika između mešavine i povratnog toka tačno dva metra.

Performanse se mogu izračunati prema najjednostavnijoj shemi: cijeli volumen konture treba da se okreće tri puta na sat. Dakle, za gorenavedenu količinu rashladne tečnosti u 400 litara, razumni minimalni učinci cirkulacione pumpe sistema grejanja sa radnom glavom treba da budu jednaki 0,4 * 3 = 1,2 m3 / sat.

Za pojedine dijelove kola, opremljene svojom pumpom, njegova performansa može se izračunati prema formuli G = Q / (1.163 * Dt).

U njemu:

• G - cenjena vrednost performansi u kubnim metrima na sat.
• Q je izlaz toplote odseka sistema grejanja u kilovatima.
• 1.163 - stalni, prosječni toplotni kapacitet vode.
• Dt je razlika u temperaturi između dovoda i povratnih linija u stepenima Celzijusa.

Napomena: u autonomnim sistemima obično se uzima 20 stepeni.

Dakle, za krug sa toplotnom snagom od 5 kilovata na delti od 20 stepeni između protoknog i povratnog toka, potrebna je pumpa kapaciteta od najmanje 5 / (1.163 * 20) = 0.214 m3 / h.

Prečnik cevi

Kako odabrati optimalni prečnik punjenja u krugu sa poznatim izlazom toplote?

Formula D = 354 * (0,86 * Q / Dt) / v će pomoći ovde.

U njemu:

• D je unutrašnji prečnik cevi u centimetrima.
• Q je toplotna snaga kola u kilovatima.
• Dt je temperatura delta između protoka i povratne cevi. Podsjetimo da je tipična vrijednost Dt za autonomni sistem grijanja 20 C.
• v je proticaj. Opseg njegovih vrednosti je od 0,6 do 1,5 m / s. Pri nižim brzinama povećava se temperatura razlike između prvog i zadnjeg radijatora u krugu; na višim nivoima, postaje vidljiv hidraulični šum.

Hajde da izračunamo minimalni prečnik za ozloglašenu konturu kapaciteta 5 kW pri brzini vode u cevima od 1 m / s.

D = 354 * (0,86 * 5/20) / 1 = 4,04 mm. Sa praktične strane, to znači da možete uzeti cijevi minimalne dostupne veličine i ne bojte se sporo cirkulacije u njima.

Zaključak

Nadamo se da obilje formula i suvih brojeva nije umoran od poštovanog čitaoca. Kao i obično, priloženi video će svoju pažnju posvetiti dodatnim tematskim informacijama. Successes!