Tepelné zaťaženie na vykurovanie a iné konštrukčné

Témou tohto článku je definícia tepelného zaťaženia vykurovania a ďalších parametrov, ktoré je potrebné vypočítať pre samostatný systém vykurovania. Materiál je zameraný predovšetkým na majiteľov súkromných domov, ďaleko od vykurovacích zariadení a potrebuje najjednoduchšie vzorce a algoritmy.

Tak choď.

Redundancia a presný výpočet

Od začiatku je potrebné špecifikovať jednu jemnosť výpočtov: absolútne presné hodnoty tepelných strát cez podlahu, strop a steny, ktoré má vykurovací systém kompenzovať, je takmer nemožné vypočítať. Môžete hovoriť iba o určitom stupni spoľahlivosti odhadov.

Dôvodom je, že príliš veľa faktorov ovplyvňuje tepelné straty:

• Tepelný odpor hlavných stien a všetkých vrstiev dokončovacích materiálov.
• Prítomnosť alebo absencia studených mostov.
• Veterná ruža a umiestnenie domu na teréne.
• Práca vetrania (ktorá zasa opäť závisí od sily a smeru vetra).
• Izolačný stupeň okien a stien.

Niektoré dobré správy. Prakticky všetky moderné vykurovacie kotly a distribuované vykurovacie systémy (vykurované podlahy, elektrické a plynové konvektory atď.) Sú dodávané s termostatmi, ktoré merajú spotrebu tepla v závislosti od teploty v miestnosti.

Z praktického hľadiska to znamená, že nadmerný tepelný výkon bude mať vplyv iba na režim vykurovania: napríklad 5 kWh tepla nebude podávané za hodinu nepretržitého chodu s výkonom 5 kW, ale za 50 minút prevádzky s výkonom 6 kW. Po ďalších 10 minútach bude kotol alebo iný vykurovací prístroj v pohotovostnom režime držaný bez toho, aby spotreboval elektrickú energiu alebo energiu.

Preto: v prípade výpočtu tepelného zaťaženia je našou úlohou určiť jeho minimálnu prípustnú hodnotu.

Jediná výnimka zo všeobecného pravidla je spojená s prevádzkou klasických kotlov na tuhé palivá a je spôsobená tým, že pokles ich tepelného výkonu je spojený s vážnym poklesom účinnosti v dôsledku neúplného spaľovania paliva. Problém je vyriešený inštaláciou tepelného akumulátora v okruhu a škrtiacim ohrievačom tepelnými hlavicami.

Po zapálení kotol pracuje na plný výkon a maximálnu účinnosť až do úplného spaľovania uhlia alebo palivového dreva; potom akumulovaný teplo akumulátor spotrebovaný teplo sa vynaloží na udržanie optimálnej teploty v miestnosti.

Väčšina ostatných parametrov, ktoré je potrebné vypočítať, tiež umožňuje určitú redundanciu. O tomto - v príslušných častiach článku.

Zoznam parametrov

Takže, čo by sme mali skutočne zvážiť?

• Celkové tepelné zaťaženie na vykurovanie domu. Zodpovedá minimálnemu potrebnému výkonu kotla alebo celkovému výkonu spotrebičov v distribuovanom vykurovacom systéme.
• Potreba tepla v samostatnej miestnosti.
• Počet sekcií sekcionálneho radiátora a veľkosť registra zodpovedajúci určitej hodnote tepelného výkonu.

Upozornenie: pre konfekčné ohrievače (konvektory, doskové radiátory atď.) Výrobcovia obvykle uvádzajú celkový tepelný výkon v sprievodnej dokumentácii.

• Priemer potrubia je schopný v prípade ohrevu vody zabezpečiť potrebný tepelný tok.
• Parametre obehového čerpadla, ktoré poháňa chladiacu kvapalinu v okruhu so špecifikovanými parametrami.
• Veľkosť expanznej nádrže na kompenzáciu tepelnej rozťažnosti chladiacej kvapaliny.

Poďme na vzorce.

Tepelné zaťaženie

Jedným z hlavných faktorov ovplyvňujúcich jeho hodnotu je stupeň izolácie domu. SNiP 23-02-2003, regulujúca tepelnú ochranu budov, normalizuje tento faktor, odvodzujúc odporúčané hodnoty tepelného odporu steny pre každý región krajiny.

Predstavujeme dva spôsoby výpočtu: pre budovy, ktoré sú v súlade s SNiP 23-02-2003, a pre domy s neštandardným tepelným odporom.

Normalizovaný tepelný odpor

Pokyny na výpočet tepelného výkonu v tomto prípade vyzerajú takto:

• 60 wattov na 1 m3 plného (vrátane steny) objemu domu sa berie ako základná hodnota.
• Pre každú z okien sa k tejto hodnote dodatočne pridá 100 W tepla.. Pre každé dvere vedúce na ulicu - 200 wattov.

• Ďalším faktorom je kompenzácia strát, ktoré vzrastajú v chladných oblastiach.

Ako príklad vykonáme výpočet domu s rozmermi 12 x 12 x 6 metrov s dvanástimi oknami a dvoma dverami na ulici v Sevastopole (priemerná januárová teplota je +3 ° C).

1. Ohriaty objem je 12 x 12 x 6 = 864 metrov kubických.
2. Základný tepelný výkon je 864 * 60 = 51,840 wattov.
3. Okná a dvere mierne zvýšia: 51840+ (12 * 100) + (2 * 200) = 53440.
4. Mimoriadne mierne podnebie, vďaka blízkosti mora nás núti použiť regionálny koeficient 0,7. 53440 * 0,7 = 37408 wattov. Je na tejto hodnote a môžete sa pohybovať.

Nezvyčajný tepelný odpor

Čo robiť, ak je kvalita domácej izolácie výrazne lepšia alebo horšia, než sa odporúča? V tomto prípade môžete odhadnúť tepelné zaťaženie pomocou vzorca vzorca Q = V * Dt * K / 860.

V ňom:

• Q - ohraničený tepelný výkon v kilowattoch.
• V je ohriaty objem v kubických metroch.
• Dt je teplotný rozdiel medzi ulicou a domom. Zvyčajne sa používa delta medzi odporúčanou hodnotou pre budovanie interného využitia (+18 - + 22С) a priemernou minimálnou hodnotou ulíc v najchladnejšom mesiaci v posledných rokoch.

Dovoľte nám objasniť, že spočítať si absolútne minimum je v zásade viac správne; To však spôsobí nadmerné náklady na kotol a vykurovacie zariadenia, ktorých plná kapacita bude požadovaná iba raz za niekoľko rokov. Cena mierneho podhodnotenia vypočítaných parametrov je určitý pokles teploty v miestnosti na vrchole chladného počasia, ktorý možno ľahko kompenzovať zahrnutím prídavných ohrievačov.

• K - koeficient izolácie, ktorý je možné prevziať z nižšie uvedenej tabuľky. Medzné hodnoty koeficientu sú odvodené aproximáciou.

Opakujem výpočty nášho domu v Sevastopole, pričom špecifikujeme, že jeho steny sú steny s hrúbkou 40 cm (pórovitá sedimentárna hornina) bez vonkajšej úpravy a zasklenie je vyrobené z jednoplášťových okien.

1. Predpokladá sa, že koeficient tepelnej izolácie je 1,2.
2. Vypočítali sme objem domu skôr; to sa rovná 864 m3.
3. Vnútornú teplotu rovnajúcu sa odporúčanému SNiP budeme brať pre oblasti s nižším teplotným vrcholom nad -31є - +18 stupňov. Informácie o priemernom minima prinesú svetoznáme internetové encyklopédie: rovná sa -0,4C.
4. Výpočet bude teda mať tvar Q = 864 * (18 - -0,4) * 1,2 / 860 = 22,2 kW.

Ako je ľahké vidieť, výpočet dal výsledok, ktorý sa líši od výsledku získaného prvým algoritmom o jeden a pol krát. Dôvodom je predovšetkým to, že priemerné minimum, ktoré používame, je výrazne odlišné od absolútneho minima (približne -25 ° C). Zvýšenie teplotnej delty o jeden a pol krát presne v rovnakom čase zvýši odhadovanú potrebu tepla budovy.

Gcal

Pri výpočte množstva tepelnej energie prijatej v budove alebo miestnosti sa spolu s kilowatt-hodinami používa ďalšia hodnota - gigakalória. To zodpovedá množstvu tepla potrebného na ohrev 1000 ton vody pri 1 stupni pri tlaku 1 atmosféra.

Ako prepočítať kilowatty tepelného výkonu v gigakalóriách spotrebovaného tepla? Je to jednoduché: jedna gigakalória sa rovná 1162,2 kW / h. Preto pri maximálnom výkone zdroja tepla 54 KW bude maximálne hodinové zaťaženie vykurovania 54 / 1162,2 = 0,046 Gcal * hod.

Je užitočné: pre každý región krajiny miestne orgány regulujú spotrebu tepla v gigcalóriách na meter štvorcový priestoru v priebehu mesiaca. Priemerná hodnota v Ruskej federácii je 0,0342 Gcal / m2 mesačne.

izba

Ako vypočítať potrebu tepla pre jednu miestnosť? Tu sa používajú rovnaké výpočtové schémy ako pre dom ako celok s jedinou zmenou. Ak je vyhrievaná miestnosť pripojená k miestnosti bez vlastných vykurovacích zariadení, je zahrnutá do výpočtu.

Takže, ak prilieha chodba s rozmermi 1,2 x 4 x 3 metre do miestnosti s rozmermi 4 x 5 x 3 metre, vykurovací výkon ohrievača sa vypočíta na objem 4 x 5 x 3 x 1,2 4 x 3 x 60 x 14, 4 = 74,4 m3.

Vykurovacie zariadenia

Sekčné radiátory

Vo všeobecnosti informácie o prietoku tepla na sekciu možno vždy nájsť na webovej stránke výrobcu.

Ak nie je známe, môžete sa spoľahnúť na nasledujúce približné hodnoty:

• Liatinová časť - 160 wattov.
• Bimetalová časť - 180 wattov.
• Hliníkový profil - 200 wattov.

Ako vždy, existuje niekoľko jemností. Pri bočnom pripojení radiátora s 10 alebo viacerými sekciami bude zmena teploty medzi bližším k vložke a koncovými časťami značne významná.

Mimochodom: účinok sa stratí, ak je vložka pripojená diagonálne alebo zdola nahor.

Okrem toho výrobcovia ohrievačov zvyčajne špecifikujú energiu pre veľmi špecifickú teplotnú deltu medzi vykurovacím telesom a vzduchom, ktorá sa rovná 70 stupňom. Závislosť tepelného toku na Dt je lineárna: ak je batéria o 35 stupňov teplejšia ako vzduch, tepelná energia batérie bude presne polovica deklarovaného.

Napríklad, ak je teplota vzduchu v miestnosti + 20C a teplota chladiacej kvapaliny v + 55C, výkon hliníkovej časti štandardnej veľkosti bude 200 / (70/35) = 100 wattov. Aby ste dosiahli výkon 2 kW, potrebujete 2000/100 = 20 sekcií.

registre

Vlastné registra sú v zozname vykurovacích zariadení.

Výrobcovia zo zrejmých dôvodov nemôžu určiť svoju tepelnú kapacitu; Je však ľahké ju vypočítať sami.

• Pre prvú časť registra (horizontálne potrubie so známymi rozmermi) sa výkon rovná výsledku jeho vonkajšieho priemeru a dĺžky v metroch, delta teploty medzi chladiacou kvapalinou a vzduchom v stupňoch a konštantný koeficient 36,5356.
• Pri nasledujúcich úsekoch, ktoré sú v hornom toku teplého vzduchu, sa používa ďalší faktor 0,9.

Pozrime sa na ďalší príklad - výpočet tepelného toku pre štvorriadkový register s priemerom prierezu 159 mm, dĺžkou 4 metre a teplotou 60 stupňov v miestnosti s vnútornou teplotou +20 ° C.

1. Teplota Delta v našom prípade je 60-20 = 40C.
2. Premeníme priemer potrubia v metroch. 159 mm = 0,159 m.
3. Vypočítajte tepelný výkon prvého úseku. Q = 0,159 * 4 * 40 * 36,5356 = 929,46 wattov.
4. Pre každú nasledujúcu časť sa výkon bude rovnať 929,46 * 0,9 = 836,5 wattov.
5. Celkový výkon bude 929,46 + (836,5 * 3) = 3500 (zaokrúhlené) watt.

Priemer potrubia

Ako určiť minimálnu hodnotu vnútorného priemeru plniaceho potrubia alebo vložky do vykurovacieho zariadenia? Nebudeme stúpať do divočiny a použiť tabuľku obsahujúcu konečné výsledky pre rozdiel medzi prietokom a spätným tokom 20 stupňov. Táto hodnota je typická pre autonómne systémy.

Maximálna rýchlosť prúdenia chladiacej kvapaliny by nemala presiahnuť 1,5 m / s, aby sa zabránilo hluku; častejšie sa riadia rýchlosťou 1 m / s.

Napríklad pre kotol s výkonom 20 kW je minimálny vnútorný priemer náplne pri prietokovej rýchlosti 0,8 m / s rovný 20 mm.

Vezmite prosím na vedomie: vnútorný priemer sa nachádza v blízkosti diaľkového ovládania (podmienený priechod) oceľového potrubia. Plastové a kovoplastové rúrky sú obvykle označené vonkajším priemerom, ktorý je o 6 - 10 mm väčší ako vnútorný. Polypropylénová rúrka o veľkosti 26 mm má teda vnútorný priemer 20 mm.

Obehové čerpadlo

Dva parametre čerpadla sú pre nás dôležité: jeho hlavu a výkon. V súkromnom dome, pri akomkoľvek primeranom dĺžke okruhu, je minimálny tlak pre najlacnejšie čerpadlá 2 metre (0,2 kgf / cm2): táto diferenciálna hodnota cirkuluje v systéme vykurovania bytových domov.

Požadovaný výkon sa vypočíta podľa vzorca G = Q / (1.163 * Dt).

V ňom:

• G - produktivita (m3 / hodina).
• Q je výkon okruhu, v ktorom je inštalované čerpadlo (KW).
• Dt je teplotný rozdiel medzi priamym a spätným potrubím v stupňoch (v samostatnom systéme, typická hodnota je Dt = 20С).

Pri okruhu s tepelným zaťažením 20 kilowattov so štandardnou teplotnou delta bude konštrukčná kapacita 20 / (1,163 * 20) = 0,86 m3 / hod.

Expanzná nádrž

Jeden z parametrov, ktoré je potrebné vypočítať pre autonómny systém, je objem expanznej nádoby.

Presný výpočet je založený na pomerne dlhej sérii parametrov:

• Teplota a typ chladiacej kvapaliny. Koeficient rozťažnosti závisí nielen od stupňa ohrevu batérií, ale aj od toho, na čo sú naplnené: zmesi vody a glykolu sa rozširujú viac.
• Maximálny pracovný tlak v systéme.
• Nabíjací tlak nádrže závisí zase na hydrostatickom tlaku okruhu (výška horného bodu obvodu nad expanznou nádržou).

Existuje však jedna nuance, ktorá umožňuje výrazne zjednodušiť výpočet. Ak by podhodnotenie objemu nádrže v najlepšom prípade viedlo k konštantnému spusteniu poistného ventilu av najhoršom prípade k zničeniu okruhu, potom jeho nadmerný objem nepoškodí nič.

To je dôvod, prečo sa nádrž zvyčajne odoberá s výtlakom rovným 1/10 celkového množstva chladiaceho média v systéme.

Tip: Ak chcete zistiť objem okruhu, stačí naplniť vodou a odčerpať ju do meracej misy.

záver

Dúfame, že vyššie uvedené schémy výpočtu zjednodušia život čitateľa a oslobodia ho od mnohých problémov. Ako zvyčajne, video pripojené k článku ponúkne dodatočné informácie.

Veľa šťastia!