Toplotno opterećenje za grejanje i druge parametre

Tema ovog članka je određivanje toplotnog opterećenja grejanja i drugih parametara koji se moraju izračunati za autonomni sistem grejanja. Materijal je fokusiran prvenstveno na vlasnike privatnih kuća, daleko od opreme za grejanje i kojima su potrebne najnaprednije formule i algoritmi.

Pa idi.

Redundantnost i tačna proračunavanja

Od samog početka neophodno je precizirati jednu suptilnost računanja: skoro nemoguće izračunati apsolutno tačne vrijednosti gubitka toplote kroz pod, plafon i zidove, koje sistem grijanja mora nadoknaditi. Možete govoriti samo o određenom stepenu pouzdanosti procjena.

Razlog je u tome što previše faktora utiču na gubitak toplote:

• Termička otpornost glavnih zidova i svih slojeva završnih materijala.
• Prisustvo ili odsustvo hladnih mostova.
• Vjetrova ruža i lokacija kuće na terenu.
• Rad ventilacije (koji, pak, opet zavisi od snage i smera vjetra).
• Stepen izolacije prozora i zidova.

Postoje neke dobre vesti. Praktično svi savremeni kotlovi za grijanje i distribuirani sistemi grejanja (grejani podovi, električni i gasni konvektori itd.) Snabdevaju termostati koji meru potrošnju toplote zavisno od temperature u prostoriji.

Na praktičnoj strani to znači da će višak toplotne energije uticati samo na režim grejanja: na primjer, 5 kWh toplote neće se davati u jednom satu neprekidnog rada s napajanjem 5 kW, ali u 50 minuta rada sa snagom od 6 kW. Sledećih 10 minuta, kotao ili drugi uređaj za grejanje će se držati u režimu mirovanja, bez potrošnje struje ili energije.

Zbog toga: u slučaju izračunavanja toplotnog opterećenja, naš zadatak je da odredi minimalnu dozvoljenu vrednost.

Jedini izuzetak od opšteg pravila povezuje se sa radom klasičnih kotlova na čvrsta goriva i zbog činjenice da je smanjenje njihove toplotne energije povezano sa ozbiljnim padom efikasnosti zbog nepotpunog sagorevanja goriva. Problem se rešava postavljanjem akumulatora toplote u krug i gašenjem grejača termičkim glavi.

Nakon potapanja, kotao radi na punoj snazi ​​i maksimalnom efikasnošću do potpunog sagorevanja uglja ili ogrevnog drveta; onda se akumulirani toplotni akumulator troši toplota na održavanje optimalne temperature u prostoriji.

Većina drugih parametara koje treba izračunati takođe omogućavaju i određenu redundanciju. Međutim, o tome - u relevantnim odeljcima članka.

Lista parametara

Dakle, šta bi zapravo trebalo da razmotrimo?

• Ukupna toplinska opterecenja na grejanju kuce. Odgovara na minimalnu potrebnu snagu kotla ili na ukupnu snagu aparata u sistemu distribuiranog grejanja.
• Potreba za toplotom u posebnoj prostoriji.
• Broj sekcija sekcijskog radijatora i veličina registra koji odgovaraju određenoj vrijednosti izlaza toplote.

Imajte na umu: za gotove grejače (konvektore, radijatorske ploče i sl.) Proizvođači obično navode ukupnu toplotnu snagu u pratećoj dokumentaciji.

• Prečnik cjevovoda koji je u stanju zagrevanja vode obezbediti potreban protok toplote.
• Parametri cirkulacione pumpe, koja dovode hladnjak u krug sa određenim parametrima.
• Veličina ekspanzijske posude za kompenzaciju toplotnog širenja hladnjaka.

Idemo na formule.

Toplotno opterećenje

Jedan od glavnih faktora koji utiču na njegovu vrijednost je stepen kućne izolacije. SNiP 23-02-2003, koji reguliše termičku zaštitu zgrada, normalizuje ovaj faktor, dajući preporučene vrednosti toplotne otpornosti zidova za svaki region zemlje.

Mi ćemo dati dva načina za izvođenje proračuna: za zgrade koje su u skladu sa SNiP 23-02-2003, kao i za kuće sa nestandardizovanom toplotnom otpornošću.

Normalna toplotna otpornost

Uputstva za izračunavanje toplotne energije u ovom slučaju izgledaju ovako:

• 60 vati po 1 m3 punog (uključujući zidove) zapremine kuće se uzimaju kao osnovna vrijednost.
• Za svaki od prozora dodatna vrijednost dodata je 100 vataka toplote.. Za svaka vrata koja vode do ulice - 200 vati.

• Dodatni faktor se koristi za kompenzaciju gubitaka koji se povećavaju u hladnim regionima.

Kao primer, uradimo račun za kuću dimenzija 12 * 12 * 6 metara sa dvanaest prozora i dva vrata ulice koja se nalazi u Sevastopolu (prosječna januarska temperatura je + 3C).

1. Zapremljena zapremina je 12 * 12 * 6 = 864 kubnih metara.
2. Osnovna toplotna snaga je 864 * 60 = 51.840 vati.
3. Prozori i vrata blago će ga povećati: 51840+ (12 * 100) + (2 * 200) = 53440.
4. Izuzetno blaga klima, usled blizine mora, nas primorava da koristimo regionalni koeficijent od 0,7. 53440 * 0,7 = 37408 vati. Na ovoj vrednosti, i možete se kretati.

Nenormalizovana toplinska otpornost

Šta učiniti ako je kvalitet kućne izolacije primetno bolji ili lošiji od preporučenog? U ovom slučaju, za procenu toplotnog opterećenja, možete koristiti formulu oblika Q = V * Dt * K / 860.

U njemu:

• Q - neguje izlaz toplote u kilovatima.
• V je zagrejana zapremina u kubnim metrima.
• Dt je razlika u temperaturi između ulice i kuće. Obično delta se uzima između preporučene vrijednosti za izgradnju interne upotrebe (+18 - + 22C) i prosječne minimalne ulične temperature u najhladnijeg mjesecu u posljednjih nekoliko godina.

Hajde da razjasnimo: računati na apsolutni minimum tačnije je u principu; Međutim, to će značiti prekomerne troškove za kotlove i uređaje za grijanje, čiji će puni kapacitet biti potreban samo jednom na nekoliko godina. Cena nepromenljive potcjenjivanja izračunatih parametara je određeni pad temperature u prostoriji na vrhuncu hladnog vremena, koji se lako kompenzuje prelaskom dodatnih grejača.

• K - koeficijent izolacije, koji se može uzeti iz donje tabele. Intermedijarne vrednosti koeficijenta dobijaju se aproksimacijom.

Ponovimo proračune za našu kuću u Sevastopolu, navodeći da su njeni zidovi zidovi od zidova debljine 40 cm (porozni sedimentni kamen) bez eksterne završne obrade, a zastakljivanje se pravi sa staklenim prozorima.

1. Pretpostavlja se da je koeficijent toplotne izolacije 1,2.
2. Ranije smo izračunali volumen kuće; jednako je 864 m3.
3. Mi ćemo koristiti unutrašnju temperaturu koja je jednaka preporučenom SNiP za regione sa nižim temperaturama iznad -31S - +18 stepeni. Informacije o prosječnom minimumu ljubazno će potražiti svjetski poznatu Internet enciklopediju: jednaka je -0.4C.
4. Prema tome, obračun će imati oblik Q = 864 * (18 - -0.4) * 1.2 / 860 = 22.2 kW.

Kao što je lako videti, izračunavanje je dalo rezultat koji se razlikuje od onog koji je dobijen prvim algoritmom za jedan i po puta. Razlog je, pre svega, da se prosečan minimum koji se koristi od nas značajno razlikuje od apsolutnog minimuma (oko -25 ° C). Povećanje delta temperature za jedan i po puta istovremeno povećava procenjenu potrošnju toplote zgrade.

Gigacaloria

Pri izračunavanju količine toplotne energije koju primi zgrada ili soba, zajedno sa kilovat-sati, koristi se još jedna vrijednost - gigakalorija. Odgovara količini toplote potrebna za zagrevanje 1000 tona vode na 1 stepen pod pritiskom od 1 atmosfere.

Kako preračunati kilovate toplotne energije u gigakalorijama toplote? Jednostavno: jedna gigakalorija je jednaka 1162,2 kW / h. Dakle, sa maksimalnom snagom od 54 kW, maksimalni satni opterećenje na grejanje će biti 54 / 1162.2 = 0,046 Gcal * sat.

Koristan je: za svaki region u zemlji, lokalni organi regulišu potrošnju toplote u gigaloriarom po kvadratnom metru prostora tokom mjeseca. Prosečna vrednost u Ruskoj Federaciji je 0,0342 Gcal / m2 mesečno.

Soba

Kako izračunati potrebu za toplotom za jednu sobu? Ovde se koriste isti računski planovi kao i za kuću kao celinu, sa jednim amandmanom. Ako se prostorija sa grijanjem dodirne u sobu bez sopstvenih uređaja za grijanje, ona se uključuje u proračun.

Dakle, ako se na hodniku veličine 1,2 * 4 * 3 metra pripada prostoriji dimenzija 4 * 5 * 3 metra, izračunava se snaga grejanja grijača za zapreminu od 4 * 5 * 3 + 1,2 * 4 * 3 = 60 + 14, 4 = 74,4 m3.

Grijanje uređaja

Sekcioni radijatori

Uopšteno govoreći, informacije o protoku grijanja po odjeljku mogu se naći na web stranici proizvođača.

Ako je nepoznato, možete se osloniti na sledeće približne vrijednosti:

• Odeljak od livenog gvožđa - 160 vati.
• Bimetalni dio - 180 W.
• Aluminijumska sekcija - 200 W.

Kao i uvek, postoji niz suptilnosti. Sa bočnim priključkom radijatora sa 10 ili više sekcija, varijacija temperature između proksimalnog i linijskog dela i krajnjih sekcija će biti prilično značajna.

Uzgred: efekat će doći do ničega ako je obloga povezana dijagonalno ili odozdo na dno.

Pored toga, proizvođači grejača obično navode moć za vrlo specifičnu temperaturnu deltu između radijatora i vazduha, jednaka 70 stepeni. Zavisnost toplotnog fluksa na Dt je linearna: ako je baterija 35 stepeni vrelija od vazduha, toplotna snaga baterije će biti tačno polovina deklarisane.

Na primer, kada je temperatura vazduha u sobi + 20C i temperatura rashladnog sredstva u + 55C, snaga aluminijumskog dela standardne veličine će iznositi 200 / (70/35) = 100 vati. Da biste obezbedili snagu od 2 kW, potrebno je 2000/100 = 20 sekcija.

Registri

Samostalni registri se ističu na listi uređaja za grijanje.

Proizvođači iz očiglednih razloga ne mogu precizirati njihov toplotni kapacitet; Međutim, to je lako izračunati sami.

• Za prvi deo registra (horizontalna cev poznatih dimenzija), snaga je jednaka proizvodu njegovog spoljnog prečnika i dužine u metrima, delta temperature između rashladne tečnosti i vazduha u stepenima i konstantnog koeficijenta od 36,5356.
• Za sledeće sekcije koje se nalaze u toku toka toplog vazduha koristi se dodatni faktor od 0,9.

Hajde da analiziramo još jedan primer - računamo toplotni tok za četvorostruki registar sa prečnikom preseka 159 mm, dužinom od 4 metra i temperaturom od 60 stepeni u sobi sa unutrašnjom temperaturom + 20 ° C.

1. Delta temperature u našem slučaju su 60-20 = 40C.
2. Pretvaramo prečnik cevi u metri. 159 mm = 0,159 m.
3. Izračunajte toplotnu snagu prvog dela. Q = 0,159 * 4 * 40 * 36,5356 = 929,46 vati.
4. Za svaki naredni odeljak, snaga će biti jednaka 929,46 * 0,9 = 836,5 vati.
5. Ukupna snaga će biti 929,46 + (836,5 * 3) = 3500 (zaokružena) vati.

Prečnik cevovoda

Kako utvrditi minimalnu vrednost unutrašnjeg prečnika punjenja cevi ili obujmice za uređaj za grejanje? Nećemo se popeti u divljinu i koristiti tablicu koja sadrži završene rezultate za razliku između toka i povratnog toka od 20 stepeni. Ova vrijednost je tipična za autonomne sisteme.

Maksimalna brzina protoka tečnosti za hlađenje ne bi trebalo da bude veća od 1,5 m / s kako bi se izbeglo buka; češće se rukovode brzinom od 1 m / s.

Na primer, za kotao od 20 kW, minimalni unutrašnji prečnik punjenja pri protoku od 0,8 m / s biće jednak 20 mm.

Imajte na umu: unutrašnji prečnik je blizu daljinskog upravljača (uslovni hod) čelične cijevi. Plastične i metal-plastične cijevi obično su označene spoljnim prečnikom, što je 6-10 mm veće od unutrašnjeg. Prema tome, cijev od polipropilena veličine 26 mm ima unutrašnji prečnik od 20 mm.

Cirkulaciona pumpa

Za nas su važni dva parametra pumpe: njegova glava i performanse. U privatnoj kući, u bilo kojoj razumnoj dužini kola, minimalni pritisak za najjeftinije pumpe je 2 metra (0,2 kgf / cm2): to je diferencijalna vrijednost koja cirkuliše sistem grijanja u stambenim zgradama.

Potrebne performanse izračunavaju se prema formuli G = Q / (1.163 * Dt).

U njemu:

• G - produktivnost (m3 / sat).
• Q je snaga kola u kojoj je instalirana pumpa (KW).
• Dt je razlika u temperaturi između direktnih i povratnih cevovoda u stepenima (u samostalnom sistemu, tipična vrednost je Dt = 20S).

Za krug sa toplotnim opterećenjem od 20 kilovata, sa standardnom temperaturnom delto, projektovani kapacitet će biti 20 / (1.163 * 20) = 0.86 m3 / sat.

Ekspanzioni rezervoar

Jedan od parametara koji je potrebno izračunati za autonomni sistem je zapremina ekspanzionog rezervoara.

Tačna proračunavanja zasnovana su na prilično dugačkoj seriji parametara:

• Temperatura i tip rashladnog sredstva. Koeficijent ekspanzije zavisi ne samo od stepena zagrevanja baterija, već i od čega su ispunjeni: mešavine vode i glikola se više šire.
• Maksimalni radni pritisak u sistemu.
• Pritisak punjenja rezervoara, zavisno od hidrostatičkog pritiska kola (visina gornje tačke kola iznad ekspanzionog rezervoara).

Postoji, međutim, jedan nijans koji omogućava značajno pojednostavljenje proračuna. Ako potcijenjena zapremina rezervoara će na najbolji način dovesti do konstantnog aktiviranja sigurnosnog ventila, au najgorem slučaju - do uništenja kola, tada njen višak volumena neće ništa štetiti.

Zbog toga se rezervoar obično uzima sa pomeranjem jednakom 1/10 ukupne količine tečnosti za hlađenje u sistemu.

Savet: da biste saznali volumen kola, dovoljno je napuniti vodom i iscediti ga u mernu posudu.

Zaključak

Nadamo se da će gornje šeme proračuna pojednostaviti život čitaoca i osloboditi ga od mnogih problema. Kao i obično, video prilog vezan za članak će vam pružiti dodatne informacije.

Successes!