Výpočet tepelného zatížení topení a souvisejících veličin

Jak vypočítá vypočtené tepelné zatížení při vytápění? Jaké faktory ovlivňují domácí potřebu tepla? Jak zvolit optimální topné zařízení? V článku se budeme snažit odpovědět na tyto a další otázky.

Jednodušší a ještě jednodušší

Okamžitě provést rezervaci: tento článek je určen majitelům soukromých domů a bytů s vlastním vytápěním. Metody výpočtu topných systémů bytových domů jsou poměrně složité a musí brát v úvahu řadu faktorů: práci s větráním, větrnou růží, stupně slunečního osvětlení budovy a mnoho dalšího.

V případě, že jde o vytápění malého domu, je snadnější zvednout tepelný výkon s určitou rezervou. Cena několika dalších částí baterie se zřejmě netěšila na pozadí celkových nákladů na stavbu.

Provozní náklady se však při správné organizaci nezvýší vůbec: termostaty a tlumivky omezí tepelnou kapacitu v teplých dnech, kdy nebude poptávka.

Takže: naším cílem je naučit se vypočítat zatížení vytápění nejjednodušším a srozumitelnějším způsobem pro nespecialisty.

Co si myslíme

Musíme se naučit, jak počítat:

• Celkový tepelný výkon (celkový výkon topných zařízení a v případě autonomního systému také výkon kotle).
• Samostatný výkon ohřívače v jednolůžkovém pokoji.

Navíc se budeme dotýkat několika souvisejících hodnot:

• Výpočet množství chladicí kapaliny a objemu expanzní nádoby topného systému.

• Výběr výkonu oběhového čerpadla.
• Výběr optimálního plnicího průměru.

Celkový tepelný výkon

Podle oblasti

Před půl stoletím nabízejí SNiPs nejjednodušší výpočetní schéma, které mnoho využívají dodnes: 100 W tepla se odebírá na čtvereční metr vyhřívaného prostoru. Na domě o 100 čtvercích potřebujete 10 kW. Bod.

Jednoduchý, srozumitelný a příliš nepřesný.

Důvody?

1. SNiPs byly vyvinuty pro bytové domy. Úniky tepla v bytě obklopeném vyhřívanými prostory a v soukromém domě s ledovým vzduchem za stěnami jsou nesrovnatelné.
2. Výpočet je správný u bytů s výškou stropu 2,5 metru. Vyšší strop zvýší objem místnosti a následně náklady na teplo.

1. Prostřednictvím oken a dveří dochází ke ztrátě mnohem více tepelné energie než ke stěnám.
2. Nakonec bude logické předpokládat, že tepelné ztráty v Soči a Jakutsku se značně liší. Zvýšením deltové teploty mezi místností a ulicí bude zdvojnásobit spotřebu tepla při vytápění přesně dvakrát. Fyzika, nicméně.

Podle hlasitosti

Pro prostory se standardizovaným tepelným odporem obvodových konstrukcí (pro Moskvu - 3,19 m2 * C / W) můžete použít výpočet tepelné energie podle objemu místnosti.

• 40kW tepla se odebírá na kubický metr vytápěného objemu bytu. Pro kubický metr objemu soukromého domu bez společných zdí se sousedními vyhřívanými budovami - 60.

• 100 kW tepelné energie se přidává k základní hodnotě pro každé okno. Pro každé dveře vedoucí na ulici - 200.
• Získaný výkon je vynásoben regionálním koeficientem:

Znovu vypočítáme potřebu vytápění tepelné energie pro dům s plochou 100 čtverců, ale nyní specifikujeme úkol:

1. Výška stropů 3,2 metrů nám poskytne vnitřní prostor domu 3,2 * 100 = 320 m3.
2. Základní tepelná energie bude 320 * 60 = 19200 wattů.
3. Okna a dveře budou dělat svůj kousek: 19200+ (100 * 8) + (200 * 2) = 20,400 wattů.
4. Osvěžující chlad z ledna nás nutí použít klimatický koeficient 1,7. 20400 * 1,7 = 34640 wattů.

Jak je snadné vidět, rozdíl s výpočtem podle prvního schématu je nejen skvělý - je to zarážející.

Co dělat, pokud je kvalita izolace domu výrazně lepší nebo horší než stavební předpisy vyžadují? Tepelná ochrana budov?

Objem a koeficient ohřevu

Pokyn pro tuto situaci spočívá v použití vzorce vzorce Q = V * Dt * K / 860, ve kterém:

• Q - ceněný ukazatel tepelné energie v kilowattech.
• V - objem vyhřívaného prostoru.
• Dt je delta teplot mezi pokojem a ulicí na vrcholu zimy.
• K - koeficient v závislosti na stupni izolace budovy.

Dvě proměnné vyžadují samostatné komentáře.

Teploty Delta se odebírají mezi předepsanou teplotou obydlí SNiP (+18 pro oblasti s nižšími zimními teplotami až -31 ° C a +20 pro oblasti se silnějšími mrazy) a průměrným minimem nejchladnějšího měsíce. Zaměření na absolutní minimum nestojí za to: rekordní zima je vzácná a omlouvá se za nedobrovolnou hříčku, že počasí není.

Koeficient tepelné izolace lze odvodit aproximací údajů z následující tabulky:

Znovu provedeme výpočet tepelných zatížení vytápění pro náš dům v Tyndě, přičemž specifikujeme, že je izolován pěnovým plastovým pláštěm o tloušťce 150 mm a chráněn před povětrnostními vlivy okny se třemi okny.

Ve skutečnosti jinak nejsou postaveny moderní domy v podmínkách Dálného severu.

1. Teplota uvnitř domu se předpokládá na +20 ° C.
2. Průměrné minimum v lednu bude užitečně vyvoláno známou internetovou encyklopedií. Je -33 ° C.
3. Dt = 53 stupňů.
4. Vezmeme si koeficient tepelné izolace rovnající se 0,7: naměřená tepelná izolace se blíží horní hranici účinnosti.

Q = 320 * 53 * 0,7 / 860 = 13,8 kW. Je to hodnota, která stojí za to být vedena při výběru kotle.

Výběr výkonu topného zařízení

Jak vypočítat tepelné zatížení na obrysové části odpovídající jedné místnosti?

Jednoduše jednoduché: proveďte výpočet na jednom z výše uvedených schémat, ale pro objem místnosti. Například prostor o rozloze 10 m2 bude mít přesně 1/10 celkového tepelného výkonu; podle výpočtu podle posledního schématu se rovná 1380 wattům.

Jak zvolit ohřívač s požadovanými vlastnostmi?

V obecném případě prostě prostudováním dokumentace pro chladič nebo konvektor, který jste pozorovali. Výrobci obvykle uvádějí hodnotu toku tepla pro jednu sekci nebo pro celý přístroj.

Nuance: tok tepla je obvykle indikován pro teplotu 70 stupňů mezi chladicí kapalinou a vzduchem v místnosti. Snížení této delty o polovinu způsobí dvojnásobný pokles výkonu.

Pokud z nějakého důvodu není dokumentace a webové stránky výrobce k dispozici, můžete použít následující průměrné hodnoty:

Samostatně je nutné specifikovat výpočet registru přenosu tepla.

Pro vodorovnou trubku kruhového průřezu se vypočte podle vzorce Q = Pi * Dn * L * k * Dt, ve kterém:

• Q - tepelná energie ve wattech;
• Pi je číslo pi považováno za 3.1415;
• Δν je vnější průměr registru v metrech.
• L - délka potrubí v metrech.
• k je součinitel tepelné vodivosti, který je u ocelových trubek považován za 11,63 W / m2 * C;
• Dt je teplotní delta mezi chladicí kapalinou a vzduchem v místnosti.

Typický registr se skládá z několika sekcí. Současně jsou všechny, s výjimkou prvního, v horním toku teplého vzduchu, což snižuje parametr Dt a přímo ovlivňuje přenos tepla. To je důvod, proč je pro druhý a další úseky použit další faktor 0,9.

Postupujte podle příkladu tohoto výpočtu.

Počítáme tepelnou kapacitu čtyřdílného registru o délce tří metrů vyrobeného z trubky o vnějším průměru 208 mm při teplotě chladicí kapaliny 70 stupňů a teplotě vzduchu v místnosti o 20 stupňů.

1. Výkon první části bude 3.1415 * 0.208 * 3 * 11.63 * 50 = 1140 wattů (zaokrouhleno na celé číslo).
2. Výkon druhého a dalších úseků se rovná 1140 * 0,9 = 1026 wattů.
3. Celkový tepelný výkon registru je 1140 + (1026 * 3) = 4218 wattů.

Kapacita expanzní nádrže

Jedná se o jeden z parametrů, které je třeba vypočítat v autonomním systému vytápění. Expanzní nádrž musí během tepelné expanze obsahovat přebytečnou chladicí kapalinu. Cena jeho nedostatečného objemu - konstantní provoz pojistného ventilu.

Nicméně: nadhodnocený objem nádrže nemá žádné negativní důsledky.

V nejjednodušší verzi výpočtu se sníží nádrž o 10% celkového množství chladiva v okruhu. Jak zjistit množství chladicí kapaliny?

Zde je několik jednoduchých řešení:

• Systém je naplněn vodou, po kterém se spojí do jakéhokoli rozměrového nádobí.
• Navíc ve vyváženém systému je objem chladicí kapaliny v litrech přibližně 13násobek výkonu kotle v kilowattech.

Složitější (ale také přesnější výsledek) vzorec pro výpočet nádrže vypadá takto:

V = (Vt x E) / D.

V tom:

• V je požadovaný objem nádrže v litrech.
• Vt je objem chladiva v litrech.
• E je koeficient roztažnosti chladicí kapaliny při maximální provozní teplotě okruhu.
• Poměr účinnosti D - nádrže.

A v tomto případě potřebují pár parametrů komentář.

Koeficient roztažnosti vody, který často působí jako chladicí kapalina při zahřátí z počáteční teploty + 10 ° C, lze převzít z následující tabulky:

Užitečné: směsi vody a glykolu používané jako nemrznoucí směs pro topné okruhy, roztažte se při ohřátí mírně silnější. Rozdíl dosahuje 0,45% při zahřívání na 100 ° C 30% glykolového roztoku.

Koeficient účinnosti expanzní nádrže se vypočte podle následujícího vzorce: D = (Pv - Ps) / (Pv + 1).

V tom:

• Pv je maximální přípustný pracovní tlak v okruhu. Je nastaven na spuštění pojistného ventilu. Zpravidla se volí rovnou 2,5 atmosféry.
• Ps - nabíjecí tlak nádrže. Obvykle odpovídá výšce vodního sloupce v okruhu nad nádrží. Například v topném systému, kde se horní část radiátorů na druhém patře stane nad nádrží uloženou v suterénu, 5 metrů, je nádrž naplněna tlakem 0,5 atmosféry (což odpovídá pětimetrové hlavě).

Jako příklad uděláme výpočet nádrže pro sebe pro následující podmínky:

• Objem chladiva v okruhu je 400 litrů.
• Tepelný nosič - voda ohřívaná kotlem je 10 až 70 stupňů.
• Bezpečnostní ventil je nastaven na 2,5 kgf / cm2.
• Expanzní nádrž se nafukuje vzduchem na tlak 0,5 kgf / cm2.

Takže:

1. Poměr účinnosti nádrže je (2,5-0,5) / (2,5 + 1) = 0,57.

1. Koeficient roztažnosti vody při ohřátí na 60 stupňů je 2,25% nebo 0,0225.
2. Nádrž by měla mít minimální objem 400 * 0.0225 / 0.57 = 16 (zaokrouhleno na nejbližší hodnotu z rozsahu velikostí nádrže) litrů.

Čerpadlo

Jak zvolit optimální tlak a výkon čerpadla?

Celý tlak je jednoduchý. Jeho minimální hodnota 2 metry (0,2 kgf / cm2) je dostatečná pro obrysy jakékoliv rozumné délky.

Odkaz: Topný systém bytového domu funguje, když je rozdíl mezi směsí a zpětným průtokem přesně dva metry.

Výkon lze vypočítat podle nejjednodušší schématu: celkový objem obrysu by se měl otočit třikrát za hodinu. U výše uvedeného množství chladicí kapaliny ve 400 litrech by měl být minimální výkon cirkulačního čerpadla topného systému s provozní hlavou rovný 0,4 x 3 = 1,2 m3 / hod.

U jednotlivých částí obvodu, vybavených vlastním čerpadlem, lze jeho výkon vypočítat podle vzorce G = Q / (1.163 * Dt).

V tom:

• G - hodnotná hodnota výkonu v kubických metrech za hodinu.
• Q je tepelný výkon části topného systému v kilowattech.
• 1,163 - konstantní průměrná tepelná kapacita vody.
• Dt je teplotní rozdíl mezi přívodními a vratnými linkami ve stupních Celsia.

Tip: V autonomních systémech se obvykle uvažuje o hodnotě 20 stupňů.

Takže u okruhu s tepelným výkonem 5 kilowattů v deltě 20 stupňů mezi průtokem a zpětným proudem je zapotřebí čerpadlo o kapacitě nejméně 5 / (1,163 * 20) = 0,214 m3 / h.

Průměr potrubí

Jak zvolit optimální průměr plnění v okruhu se známým tepelným výkonem?

Vzorec D = 354 * (0.86 * Q / Dt) / v zde pomůže.

V tom:

• D je vnitřní průměr trubky v centimetrech.
• Q je tepelný výkon okruhu v kilowattech.
• Dt je teplota delta mezi průtokem a zpětným potrubím. Připomeňme, že typická hodnota Dt pro autonomní topný systém je 20 C.
• v je průtok. Rozsah hodnot je od 0,6 do 1,5 m / s. Při nižších rychlostech se teplotní rozdíl mezi prvním a posledním radiátorem v obvodu zvyšuje; na vyšších úrovních se projevuje zvuk hydraulického.

Vypočtěte minimální průměr pro známý obrys o kapacitě 5 kW při rychlosti vody v potrubí 1 m / s.

D = 354 * (0,86 x 5/20) / 1 = 4,04 mm. Z praktického hlediska to znamená, že můžete vzít potrubí s minimální dostupnou velikostí a nemusíte se obávat jejich pomalého pohybu.

Závěr

Doufáme, že hojnost vzorců a suchých čísel není unavená uznávaným čtenářem. Jako obvykle přidané video nabídne svou pozornost dalším tematickým informacím. Úspěchy!