Tepelné zatížení topení a další konstrukční parametry:

Tématem tohoto článku je definice tepelného zatížení topení a dalších parametrů, které je třeba vypočítat pro autonomní systém vytápění. Materiál je zaměřen především na majitele soukromých domů, daleko od topných zařízení a potřebuje nejjednodušší vzorce a algoritmy.

Tak pojď.

Redundance a přesný výpočet

Od samého začátku je nutné specifikovat jednu jemnost výpočtů: téměř absolutní hodnoty tepelných ztrát v podlaze, stropu a stěnách, které má vykurovací systém kompenzovat, jsou téměř nemožné vypočítat. Můţete mluvit pouze o určité spolehlivosti odhadů.

Důvodem je, že příliš mnoho faktorů ovlivňuje tepelné ztráty:

• Tepelný odpor hlavních stěn a všech vrstev dokončovacích materiálů.
• Přítomnost nebo nepřítomnost chladných mostů.
• Vítr a umístění domu na terénu.
• Práce na větrání (což opět závisí na síle a směru větru).
• Stupeň izolace oken a stěn.

Jsou tu dobré zprávy. Prakticky všechny moderní kotle a distribuované topné systémy (vytápěné podlahy, elektrické a plynové konvektory apod.) Jsou dodávány s termostaty, které měří spotřebu tepla v závislosti na pokojové teplotě.

Z praktického hlediska to znamená, že nadměrný tepelný výkon bude mít vliv pouze na režim vytápění: např. 5 kWh tepla nebude podáno za hodinu nepřetržitého provozu s výkonem 5 kW, ale za 50 minut provozu s výkonem 6 kW. Po dalších 10 minutách zůstane kotel nebo jiné topné zařízení v pohotovostním režimu bez spotřeby elektrické energie nebo energie.

Proto: v případě výpočtu tepelné zátěže je naším úkolem určit minimální přípustnou hodnotu.

Jediná výjimka z obecného pravidla je spojena s provozem klasických kotlů na tuhá paliva a je způsobena tím, že pokles jejich tepelného výkonu je spojen s vážným poklesem účinnosti z důvodu neúplného spalování paliva. Problém je řešen instalací tepelného akumulátoru v okruhu a škrtícím ohřívačem tepelnými hlavami.

Po zapálení kotle pracuje s plným výkonem a maximální účinností až do úplného spálení uhlí nebo palivového dřeva; pak se nahromaděný teplo akumulátor spotřebovává teplo na udržení optimální teploty v místnosti.

Většina dalších parametrů, které je třeba vypočítat, také umožňuje určitou redundanci. Nicméně o tom - v příslušných částech článku.

Seznam parametrů

Takže, co bychom měli vlastně uvažovat?

• Celková tepelná zátěž na vytápění domu. Odpovídá minimálnímu potřebnému výkonu kotle nebo celkovému výkonu spotřebičů v distribuovaném topném systému.
• Potřeba tepla v samostatné místnosti.
• Počet sekcí sekčního radiátoru a velikost registru odpovídající určité hodnotě tepelného výkonu.

Upozornění: u hotových ohřívačů (konvektory, deskové radiátory apod.) Obvykle výrobci uvádějí celkový tepelný výkon v doprovodné dokumentaci.

• Průměr potrubí je schopen v případě ohřevu vody zajistit potřebný tepelný tok.
• Parametry oběhového čerpadla, které pohání chladicí kapalinu v okruhu s uvedenými parametry.
• Velikost expanzní nádrže k vyrovnání tepelné roztažnosti chladicí kapaliny.

Pojďme k vzorcům.

Tepelné zatížení

Jedním z hlavních faktorů ovlivňujících jeho hodnotu je stupeň izolace domu. SNiP 23-02-2003, regulující tepelnou ochranu budov, normalizuje tento faktor, odvozující doporučené hodnoty tepelného odporu stěn pro každou oblast země.

Představujeme dva způsoby výpočtu: u budov, které vyhovují SNiP 23-02-2003, a u domů s nestandardním tepelným odporem.

Normalizovaný tepelný odpor

Pokyny pro výpočet tepelného výkonu v tomto případě vypadají takto:

• 60% na 1 m3 plného (včetně stěn) objemu domu se považuje za základní hodnotu.
• Pro každé z těchto oken se k této hodnotě dodatečně přidává 100 W tepla.. Pro každé dveře vedoucí do ulice - 200 wattů.

• Dalším faktorem je kompenzace ztrát, které vznikají v chladných oblastech.

Jako příklad provedeme výpočet domu s rozměrem 12 * 12 * 6 metrů s dvanácti okny a dvěma dveřmi na ulici v Sevastopolu (průměrná teplota v lednu je +3 ° C).

1. Ohřátý objem je 12 x 12 x 6 = 864 krychlových metrů.
2. Základní tepelný výkon je 864 * 60 = 51,840 wattů.
3. Okna a dveře mírně zvýší: 51840 + (12 * 100) + (2 * 200) = 53440.
4. Mimořádně mírné podnebí nás kvůli blízkosti moře nás nutí použít regionální koeficient 0,7. 53440 * 0.7 = 37408 wattů. Je to na této hodnotě a můžete se pohybovat.

Neregulovaný tepelný odpor

Co dělat, pokud je kvalita izolace v domě výrazně lepší nebo horší, než je doporučeno? V tomto případě pro odhad tepelného zatížení můžete použít vzorec formuláře Q = V * Dt * K / 860.

V tom:

• Q - ohraničený tepelný výkon v kilowattech.
• V je ohřátý objem v kubických metrech.
• Dt je teplotní rozdíl mezi ulicí a domem. Obvykle se hodnota delta pohybuje mezi doporučenou hodnotou pro vnitřní použití budov (+18 - + 22є) a průměrnou minimální uliční teplotou v nejchladnějším měsíci v posledních několika letech.

Ujasňme si, že počítání absolutního minima je v zásadě správnější; To však přinese nadměrné náklady na kotel a topná zařízení, jejichž plná kapacita bude požadována pouze jednou za několik let. Cenou nepatrného podhodnocení vypočtených parametrů je určitý pokles teploty v místnosti na špičce chladného počasí, který lze snadno kompenzovat přidáním dalších ohřívačů.

• K - koeficient izolace, který lze převzít z níže uvedené tabulky. Mezilehlé hodnoty koeficientu jsou odvozeny aproximací.

Zopakujme výpočty pro náš dům v Sevastopolu a upřesňujeme, že jeho zdi jsou 40 cm silné zdivo zdivo (porézní sedimentární hornina) bez vnějších úprav a zasklení je vyrobeno z jednoplášťových oken.

1. Předpokládá se, že koeficient tepelné izolace je 1,2.
2. Počítali jsme objem domu dříve; to se rovná 864 m3.
3. Vezměme vnitřní teplotu rovnající se doporučené SNiP pro oblasti s nižším vrcholem teplot nad -31є - 18 stupňů. Informace o průměrném minimu láskavě vyzve světově proslulou internetovou encyklopedii: je rovna -0,4C.
4. Výpočet bude tedy mít formu Q = 864 * (18 - -0,4) * 1,2 / 860 = 22,2 kW.

Jak je snadné vidět, výpočet dal výsledek, který se liší od výsledku získaného prvním algoritmem o jeden a půlkrát. Důvodem je především to, že průměrné minimum, které používáme, se výrazně liší od absolutního minima (přibližně -25 ° C). Zvýšení teplotní delty o jeden a půlkrát přesně ve stejnou dobu zvýší odhadovanou potřebu tepla budovy.

Gigacaloria

Při výpočtu množství tepelné energie přijaté budovou nebo místností se spolu s kilowatthodinami používá další hodnota - gigakalorie. Odpovídá množství tepla potřebné k ohřevu 1000 tun vody při 1 stupni při tlaku 1 atmosféru.

Jak přepočítat kilowatty tepelného výkonu v gigakaloriích spotřebovaného tepla? Je to jednoduché: jedna gigakalorie se rovná 1162,2 kW / h. Proto při maximálním výkonu 54 kW, maximální hodinové zatížení při ohřevu bude 54 / 1162,2 = 0,046 Gcal * hodin.

Je užitečné: pro každý region země, místní orgány regulují spotřebu tepla v gigcaloria na čtvereční metr prostoru během měsíce. Průměrná hodnota v Ruské federaci je 0,0342 Gcal / m2 měsíčně.

Pokoj

Jak vypočítat potřebu tepla pro jednu místnost? Zde se používají stejné výpočtové schémata jako pro dům jako celek s jediným pozměňovacím návrhem. Pokud je vyhřívaná místnost sousedící s místností bez vlastních topných zařízení, je součástí výpočtu.

Takže pokud je prostor v rozmezí 1,2 * 4 * 3 metrů sousedí s pokojem o rozměrech 4 x 5 x 3 metry, vypočítá se výkon topení ohřívače pro objem 4 x 5 x 3 x 1,2 4 x 3 x 60 + 4 = 74,4 m3.

Topná zařízení

Sekční radiátory

Obecně platí, že informace o průtoku tepla na jednotku lze vždy najít na internetových stránkách výrobce.

Pokud není známo, můžete se spolehnout na následující přibližné hodnoty:

• Litinová část - 160 W.
• Bimetalická část - 180 W.
• Hliníkový profil - 200 W.

Jako vždy existuje řada jemných odstínů. Při bočním připojení radiátoru s 10 nebo více úseky bude změna teploty mezi bližšími k vložce a koncovým úsekům poměrně významná.

Mimochodem: efekt zanikne, pokud je vložka spojena diagonálně nebo zdola dolů.

Navíc výrobci ohřívačů obvykle specifikují výkon pro velmi specifickou teplotní delta mezi chladičem a vzduchem, rovnající se 70 stupňům. Závislost tepelného toku na Dt je lineární: pokud je baterie o 35 stupňů teplejší než vzduch, tepelná energie baterie bude přesně polovina deklarované.

Například pokud je teplota vzduchu v místnosti + 20C a teplota chladicí kapaliny v + 55C, výkon hliníkové části standardní velikosti bude 200 / (70/35) = 100 wattů. K zajištění výkonu 2 kW potřebujete 2000/100 = 20 sekcí.

Registru

Vlastní registr se vyznačuje seznamem topných zařízení.

Výrobci ze zřejmých důvodů nemohou určit svou tepelnou kapacitu; nicméně je snadné ji vypočítat sami.

• Pro první část registru (vodorovná trubka se známými rozměry) se výkon rovná součinu produktu vnějšího průměru a délky v metrech, delta teploty mezi chladivem a vzduchem ve stupních a konstantního koeficientu 36,5356.
• U následujících sekcí, které se nacházejí v horním toku teplého vzduchu, se používá další faktor 0,9.

Podívejme se na další příklad - výpočet tepelného toku pro čtyřřadý registr s průměrem průřezu 159 mm, délkou 4 metry a teplotou 60 stupňů v místnosti s vnitřní teplotou +20 ° C.

1. Teplota Delta v našem případě je 60-20 = 40C.
2. Přepočítáme průměr trubky v metrech. 159 mm = 0,159 m.
3. Vypočítat tepelný výkon první části. Q = 0,159 * 4 * 40 * 36,5356 = 929,46 wattů.
4. Pro každou následující sekci bude výkon činit 929,46 * 0,9 = 836,5 wattů.
5. Celkový výkon bude 929,46 + (836,5 * 3) = 3500 (zaokrouhlených) wattů.

Průměr potrubí

Jak zjistit minimální hodnotu vnitřního průměru plnění nebo vložky potrubí do topného zařízení? Nebudeme stoupat do divočiny a používat tabulku obsahující konečné výsledky pro rozdíl mezi průtokem a zpětným tokem o 20 stupňů. Tato hodnota je typická pro autonomní systémy.

Maximální rychlost proudění chladicí kapaliny by neměla překročit 1,5 m / s, aby se předešlo hluku; častěji se řídí rychlostí 1 m / s.

Například u kotle o výkonu 20 kW je minimální vnitřní průměr náplně při průtoku 0,8 m / s 20 mm.

Vezměte prosím na vědomí: vnitřní průměr se nachází v blízkosti dálkového ovládání (podmíněný průchod) ocelové trubky. Plastové a kovoplastové trubky jsou obvykle označeny vnějším průměrem, který je o 6 až 10 mm větší než vnitřní průměr. Polypropylenová trubka o velikosti 26 mm má tedy vnitřní průměr 20 mm.

Oběhové čerpadlo

Pro nás jsou důležité dva parametry čerpadla: jeho hlava a výkon. V soukromém domě, v libovolné přiměřené délce okruhu, je minimální tlak pro nejlevnější čerpadla 2 metry (0,2 kgf / cm2): tato diferenciální hodnota cirkuluje topný systém bytových domů.

Požadovaný výkon se vypočítá podle vzorce G = Q / (1,163 * Dt).

V tom:

• G - produktivita (m3 / hodina).
• Q je výkon okruhu, ve kterém je čerpadlo instalováno (KW).
• Dt je teplotní rozdíl mezi přímým a vratným potrubím ve stupních (v samostatném systému je typická hodnota Dt = 20С).

Pro obvod s tepelným zatížením 20 kilowattů se standardní teplotní delta bude konstrukční kapacita 20 / (1,163 * 20) = 0,86 m3 / hod.

Expanzní nádrž

Jeden z parametrů, které je třeba vypočítat pro autonomní systém, je objem expanzní nádrže.

Přesný výpočet je založen na poměrně dlouhé řadě parametrů:

• Teplota a typ chladiva. Koeficient roztažnosti závisí nejen na stupni ohřevu baterií, ale také na tom, na co jsou naplněny: směsi vody a glykolu se rozšiřují více.
• Maximální pracovní tlak v systému.
• Nabíjecí tlak nádrže závisí na hydrostatickém tlaku okruhu (výška horního bodu obvodu nad expanzní nádobou).

Existuje však jedna nuance, která umožňuje výrazně zjednodušit výpočet. Pokud podcenění objemu nádrže bude v nejlepším případě vést k trvalému ovládání pojistného ventilu a v nejhorším případě ke zničení okruhu, pak jeho přebytečný objem nepoškodí nic.

To je důvod, proč se obvykle provádí nádrž s výtlakem rovným 1/10 celkového množství chladiva v systému.

Tip: Chcete-li zjistit objem okruhu, stačí jej naplnit vodou a odvádět jej do měřící misky.

Závěr

Doufáme, že výše uvedené výpočetní schémata zjednoduší život čtenáře a zmírní jej mnoho problémů. Jako obvykle bude video připojené k článku nabízet další informace, které mu budou věnovány.

Úspěchy!