Toplotno opterećenje na grijanje i drugi parametri dizajna:

Tema ovog članka je definicija toplinskog opterećenja na grijanje i druge parametre koji se trebaju izračunati za autonomni sustav grijanja. Materijal je usmjeren prvenstveno na vlasnike privatnih kuća, daleko od opreme za grijanje i kojima su potrebne najjednostavnije formule i algoritmi.

Idemo.

Naš zadatak je naučiti kako izračunati osnovne parametre grijanja.

Redundancija i točan izračun

Od samog početka potrebno je odrediti jednu finu izračun: apsolutno točne vrijednosti gubitka topline kroz pod, strop i zidove, koje sustav grijanja mora nadoknaditi, gotovo je nemoguće izračunati. Možete razgovarati samo o određenom stupnju pouzdanosti procjena.

Razlog je to što previše čimbenika utječe na gubitak topline:

  • Termalni otpor glavnih zidova i svih slojeva gotovih materijala.
  • Prisutnost ili odsutnost hladnih mostova.
  • Vjetar je porastao i mjesto kuće na terenu.
  • Rad ventilacije (koji zauzvrat ovisi o snazi ​​i smjeru vjetra).
  • Razina insolacije prozora i zidova.

Postoje dobre vijesti. Gotovo svi moderni grijani kotlovi i distribuirani sustavi grijanja (grijani podovi, električni i plinski konvektori, itd.) Isporučuju se s termostatima koji mjere potrošnju topline ovisno o temperaturi prostorije.

Daljinski termostat kotla za plin.

Na praktičnoj strani to znači da će višak topline utjecati samo na način grijanja: na primjer, 5 kWh topline neće se dati u jednom satu kontinuiranog rada s snagom od 5 kW, već u 50 minuta rada s snagom od 6 kW. Sljedećih 10 minuta, kotao ili drugi uređaji za grijanje će se držati u pripravnom stanju, bez trošenja struje ili energije.

Stoga: u slučaju izračunavanja toplinske opterećenja, naš je zadatak odrediti njegovu minimalnu dopuštenu vrijednost.

Jedina iznimka od općeg pravila povezana je s djelovanjem klasičnih kotlova na kruto gorivo i to je činjenica da je smanjenje njihove toplinske snage povezano s ozbiljnim padom učinkovitosti zbog nepotpunog izgaranja goriva. Problem se rješava postavljanjem akumulatora topline u krugu i grijanje grijača s toplinskim glavama.

Najjednostavnija shema grijanja s akumulatorom topline.

Nakon spaljivanja, kotao radi punom snagom i maksimalnom učinkovitošću sve do potpunog gorenja ugljena ili ognjišta; tada akumulirani akumulator topline koji troši toplinu troši se na održavanje optimalne temperature u sobi.

Većina ostalih parametara koji se trebaju izračunati također omogućuju određenu redundanciju. Međutim, o tome - u relevantnim odjeljcima članka.

Popis parametara

Dakle, što bismo trebali razmotriti?

  • Ukupna toplinska opterećenja na grijanju kuće. Ona odgovara minimalnoj potrebnoj snazi ​​kotlova ili ukupnoj snazi ​​uređaja u distribuiranom sustavu grijanja.
  • Potreba za toplinom u odvojenoj sobi.
  • Broj sekcija termalnog radijatora i veličina registra odgovaraju određenoj vrijednosti toplinske snage.

Napomena: proizvođači gotovih grijača (konvektori, radijatori u pločama i sl.) Proizvođači obično pokazuju ukupnu toplinsku snagu u popratnoj dokumentaciji.

Na web stranicama proizvođača možete čak pronaći prikladne kalkulatore i tablice za izračunavanje broja sekcija.
  • Promjer cjevovoda može u slučaju zagrijavanja vode osigurati potrebni protok topline.
  • Parametri cirkulacijske crpke, koji pogoni rashladnu tekućinu u krugu s navedenim parametrima.
  • Veličina spremnika za ekspanziju za kompenziranje toplinskog širenja rashladnog sredstva.

Idemo na formule.

Toplotno opterećenje

Jedan od glavnih čimbenika koji utječu na njegovu vrijednost je stupanj izolacije kuće. SNiP 23-02-2003, koji regulira toplinsku zaštitu zgrada, normalizira ovaj faktor, dajući preporučene vrijednosti toplinskog otpora zidova za svaku regiju zemlje.

Prikazujemo dva načina za izračunavanje: za zgrade koje su u skladu s SNiP 23-02-2003, te za kuće s nestandardiziranim toplinskim otporom.

Normalizirani toplinski otpor

Upute za izračunavanje toplinske snage u ovom slučaju izgledaju ovako:

  • Kao temeljna vrijednost uzimaju se 60 W po 1 m3 punog (uključujući zidove) volumena kuće.
  • Za svaku od prozora dodatno se dodaje 100 vata toplinske energije.. Za svaku vrata koja vode do ulice - 200 vata.
Na snimatelju je vidljiv gubitak topline kroz prozore.
  • Dodatni faktor se koristi za nadoknadu gubitaka koji se povećavaju u hladnim područjima.
Regija zemlje faktor
Krasnodar, Yalta, Sochi 0,7 - 0,9
Moskva i regija, St. Petersburg 1.2 - 1.3
Irkutsk, Khabarovsk 1.5 - 1.6
Chukotka, Yakutia 1,8 - 2,0

Na primjer, obavimo izračun za kuću mjerenu 12 x 12 x 6 metara s dvanaest prozora i dva ulaza na ulicu koja se nalazi u Sevastopolu (prosječna temperatura siječnja iznosi 3 ° C).

  1. Zagrijani volumen je 12 * 12 * 6 = 864 kubičnih metara.
  2. Osnovna toplinska snaga je 864 * 60 = 51,840 W.
  3. Prozori i vrata će malo povećati: 51840+ (12 * 100) + (2 * 200) = 53440.
  4. Izuzetno blaga klima, zbog blizine mora, prisiliti će nas da koristimo regionalni koeficijent od 0,7. 53440 * 0,7 = 37408 vata. To je na ovoj vrijednosti i možete se kretati.
Blizina mora čini krime zime blagim.

Nenormalna toplinska otpornost

Što učiniti ako je kvaliteta kućne izolacije znatno bolja ili lošija od preporučene? U ovom slučaju, za procjenu opterećenja topline, možete koristiti formulu oblika Q = V * Dt * K / 860.

U njemu:

  • Q - drago izdržljivost topline u kilovata.
  • V je zagrijani volumen u kubičnim metara.
  • Dt je razlika temperature između ulice i kuće. Obično se delta uzima između preporučene vrijednosti za izgradnju unutarnje uporabe (+18 - + 22ê) i prosječne minimalne temperature ulice u najhladnijem mjesecu u posljednjih nekoliko godina.

Razjasnimo: računati na apsolutni minimum je načelno točniji; Međutim, to će značiti prekomjerne troškove za kotlove i uređaje za grijanje, puni kapacitet koji će biti tražen samo jednom svakih nekoliko godina. Cijena neznatnog podcjenjivanja izračunatih parametara je određeni pad temperature u sobi na vrhuncu hladnog vremena, što se lako može nadoknaditi uključivanjem dodatnih grijača.

  • K - koeficijent izolacije, koji se može preuzeti iz donje tablice. Intermedijarne vrijednosti koeficijenta izvode se približavanjem.
Opis zgrade Koeficijent izolacije
3 - 4 Polaganje u polu-ciglu ili zidnu ploču ili profiliranu ploču na okviru; jednofazno staklo
2 - 2.9 Zidanje, dvoslojni prozori u drvenim okvirima
1 - 1.9 Zidarski cigla i pol; prozori s jednim okvirom
0,6 - 0,9 Vanjsko zagrijavanje poluslatom ili mineralnom vunom; dvosobni dvostruki prozori s dvostrukim ostakljenjem

Ponovimo izračune za našu kuću u Sevastopolu, navodeći da su njegove zidove debljine 40 cm debelih zidova (porozna sedimentna stijena) bez vanjske obrade, a ostakljenje je izrađeno jednostrukim staklenim prozorima.

Kuća od ljuske stijene bez vanjskog završetka.
  1. Pretpostavlja se da je koeficijent toplinske izolacije 1.2.
  2. Ranije smo izračunali volumen kuće; to je 864 m3.
  3. Uzet ćemo unutarnju temperaturu jednaku preporučenom SNiP za regije s nižim vršnim temperaturama iznad -31 ÷ +18 stupnjeva. Informacije o prosječnom minimumu će ljubazno potaknuti svjetski poznatu internetsku enciklopediju: ona je jednaka -0.4 ° C.
  4. Izračun će, dakle, imati oblik Q = 864 * (18 - -0,4) * 1,2 / 860 = 22,2 kW.

Kao što je lako vidjeti, izračun je dao razliku od prvog algoritma za jedan i pol puta. Razlog je, prije svega, da je prosječni minimum koji upotrebljavamo nas vidljivo različit od apsolutnog minimuma (oko -25 ° C). Povećanje temperature delte za jedan i pol puta točno u isto vrijeme će povećati procijenjenu toplinu potražnje u zgradi.

Frosty dani su čak i na Krimu.

GCal

Pri izračunavanju količine toplinske energije koju zgrade ili sobi dobivaju, zajedno s kilovatima, koristi se druga vrijednost - gigacalorie. Ona odgovara količini topline potrebne za zagrijavanje 1000 tona vode na 1 stupanj po tlaku od 1 atmosfere.

Kako ponovno izračunati kilovat u toplinskoj snazi ​​u gigacalorijama potrošene topline? Jednostavno: jedna gigacalorija je jednaka 1162,2 kW / h. Dakle, s vršnom toplinskom snagom od 54 KW, maksimalno satno opterećenje za grijanje bit će 54 / 1162,2 = 0,046 Gcal * sata.

Korisno je: za svaku regiju zemlje lokalne vlasti reguliraju potrošnju topline u gigalaliji po kvadratnom metru prostora tijekom mjeseca. Prosječna vrijednost u Ruskoj Federaciji iznosi 0,0342 Gcal / m2 mjesečno.

U gigacalories je da se trošak topline mjeri suvremenim mjeračima topline.

soba

Kako izračunati potrebu za toplinom za jednu sobu? Ovdje se upotrebljavaju iste sheme proračuna kao i za kuću u cjelini, s jednim izmjenama. Ako se grijana soba pridružuje prostoriji bez vlastitih uređaja za grijanje, to je uključeno u izračun.

Dakle, ako je hodnik veličine 1,2 x 4 * 3 metara u sobi veličine 4 x 5 * 3, toplinska snaga grijača izračunata je za volumen od 4 * 5 * 3 + 1,2 * 4 * 3 = 60 + 14, 4 = 74,4 m3.

Aparati za grijanje

Odsječni radijatori

Općenito, informacije o toplinskom toku po sekciji uvijek se mogu naći na web stranici proizvođača.

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

  • Odjeljak od lijevanog željeza - 160 W.
  • Bimetalni dio - 180 watt.
  • Aluminijska sekcija - 200 vata.
Aluminijski radijator je u vodstvu zahvaljujući visokoj provodljivosti topline i razvijenim perajama.

Kao i uvijek, postoji niz suptilnosti. S lateralnim priključkom radijatora s 10 ili više sekcija, promjena temperature između bliže košuljici i završnim dijelovima bit će vrlo značajna.

Usput: učinak će nestajati ako je košuljica povezana dijagonalno ili od dna do dna.

Osim toga, proizvođači grijača obično određuju snagu za vrlo specifičnu temperaturu delte između radijatora i zraka, jednako 70 stupnjeva. Ovisnost toka topline na Dt je linearna: ako je baterija 35 stupnjeva vruća od zraka, toplinska snaga baterije će biti točno pola deklarirane.

Na primjer, kada je temperatura zraka u prostoriji + 20 ° C i temperatura rashladnog sredstva u + 55 ° C, snaga aluminijskog dijela standardne veličine iznosi 200 / (70/35) = 100 vata. Kako bi se osigurala snaga od 2 kW, trebate 2000/100 = 20 sekcija.

registri

Na popisu uređaja za grijanje ističu se samostalni registri.

U registru za foto - grijanje.

Proizvoači iz očitih razloga ne mogu odrediti svoj toplinski kapacitet; međutim, to je jednostavno izračunati sami.

  • Za prvi dio registra (vodoravna cijev poznatih dimenzija) snaga je jednaka proizvodu vanjskog promjera i dužine u metrima, deltu temperature između rashladnog sredstva i zraka u stupnjevima, te konstantnom koeficijentu od 36.5356.
  • Za kasnije odjeljke koji se nalaze u uzlaznom toku toplog zraka, koristi se dodatni faktor od 0,9.

Analizimo još jedan primjer - izračunavamo tok topline za četveroredni registar s promjerom od 159 mm, duljinom od 4 metra i temperaturom od 60 stupnjeva u prostoriji s unutarnjom temperaturom od + 20 ° C.

  1. Delta temperature u našem slučaju su 60-20 = 40C.
  2. Promjer cijevi pretvara u metrima. 159 mm = 0,159 m.
  3. Izračunajte toplinsku snagu prvog odjeljka. Q = 0,159 * 4 * 40 * 36,5356 = 929,46 vata.
  4. Za svaki sljedeći odjeljak, snaga će biti jednaka 929,46 * 0,9 = 836,5 vata.
  5. Ukupna snaga će biti 929,46 + (836,5 * 3) = 3500 (zaokružena) vata.

Promjer cjevovoda

Kako odrediti minimalnu vrijednost unutarnjeg promjera cijevi za punjenje ili košuljicu na uređaj za grijanje? Nećemo se usponiti u divljinu i upotrijebiti tablicu koja sadrži gotove rezultate za razliku između protoka i protoka od 20 stupnjeva. Ova je vrijednost tipična za autonomne sustave.

Maksimalna brzina strujanja rashladnog sredstva ne smije biti veća od 1,5 m / s kako bi se izbjegla buka; češće ih vode brzinom od 1 m / s.

Pri velikim brzinama, voda uzrokuje buku pri prijelazima i prijelazima promjera. Te buke neće oduševiti noću.
Unutarnji promjer, mm Termička snaga kruga, W pri brzini protoka, m / s
0.6 0,8 1
8 2450 3270 4090
10 3830 5110 6390
12 5520 7360 9200
15 8620 11.500 14.370
20 15330 20.440 25550
25 23950 31.935 39.920
32 39.240 52.320 65.400
40 61.315 81.750 102190
50 95.800 127735 168670

Na primjer, za kotao od 20 kW, minimalni unutarnji promjer punjenja brzinom od 0,8 m / s bit će jednak 20 mm.

Napomena: unutarnji promjer je blizu daljinskog upravljača (uvjetni prolaz) čelične cijevi. Plastične i metal-plastične cijevi obično su označene vanjskim promjerom, koji je 6-10 mm veći od unutarnjeg. Tako polipropilenska cijev veličine 26 mm ima unutarnji promjer od 20 mm.

Unutarnji promjer plastične cijevi jednak je razlikama vanjskog promjera i dvostrukom debljinom stijenke.

Cirkulacijska pumpa

Dva parametra pumpe su nam važna: glava i performanse. U privatnoj kući, u bilo kojoj razumnoj duljini kruga, minimalni tlak za najjeftinije crpke iznosi 2 metra (0,2 kgf / cm2): to je diferencijalna vrijednost koja cirkulira sustav grijanja stambenih zgrada.

Potrebna izvedba izračunava se formulom G = Q / (1.163 * Dt).

U njemu:

  • G - produktivnost (m3 / sat).
  • Q je snaga kruga u kojem je instalirana crpka (KW).
  • Dt je razlika temperature između izravnih i povratnih cjevovoda u stupnjevima (u samostalnom sustavu, tipična vrijednost je Dt = 20С).

Za strujni krug s toplinskim opterećenjem od 20 kilovata, s standardnom temperaturom delta, projektni će kapacitet biti 20 / (1,163 * 20) = 0,86 m3 / sat.

Mnoge crpke imaju korak ili stepenasto upravljanje kapacitetom.

Prostirni spremnik

Jedan od parametara koji se treba izračunati za autonomni sustav je volumen ekspanzijskog spremnika.

Točan izračun temelji se na prilično dugoj seriji parametara:

  • Temperatura i vrsta rashladne tekućine. Koeficijent ekspanzije ne ovisi samo o stupnju zagrijavanja baterija, već io tome što su ispunjeni: mješavine voda i glikola šire se više.
  • Maksimalni radni tlak u sustavu.
  • Tlak punjenja spremnika, ovisno o tome, na hidrostatskom tlaku kruga (visina gornje točke kruga iznad ekspanzijskog spremnika).

Postoji, međutim, jedna nijansa koja omogućuje znatno pojednostavljenje izračuna. Ako podcjenjivanje volumena spremnika u najboljem slučaju dovodi do konstantnog pokretanja sigurnosnog ventila, au najgorem slučaju - do uništavanja kruga, onda njegov višak volumena neće ništa štetiti.

Zato se spremnik obično uzima s pomakom jednakom 1/10 ukupne količine rashladnog sredstva u sustavu.

Savjet: kako biste saznali volumen kruga, dovoljno ga je napuniti vodom i odnijeti u mjernu posudu.

Spremnik za ekspanziju može se postaviti bilo gdje u autonomnoj zatvorenoj petlji.

zaključak

Nadamo se da će gore navedene sheme proračuna pojednostaviti život čitatelja i osloboditi ga mnogih problema. Kao i obično, video pridružen članku ponudit će dodatne informacije svojoj pozornosti.

Sretno!

Dodajte komentar