Топлотни прорачун система грејања: како правилно израчунати оптерећење система

Пројектовање и термички прорачун система грејања је обавезна фаза при уређењу грејања куће.Главни задатак рачунских активности је одређивање оптималних параметара котловског и радијаторског система.

Слажете се, на први поглед може изгледати да само инжењер може да изврши прорачуне топлотног инжењеринга. Међутим, није све тако компликовано. Познавајући алгоритам акција, моћи ћете самостално да извршите потребне прорачуне.

Чланак детаљно описује поступак израчунавања и пружа све потребне формуле. За боље разумевање, припремили смо пример топлотног прорачуна за приватну кућу.

Топлотни прорачун грејања: општи поступак

Класични топлотни прорачун система грејања је консолидовани технички документ који укључује обавезне стандардне методе прорачуна корак по корак.

Али пре проучавања ових прорачуна главних параметара, потребно је да одлучите о концепту самог система грејања.

Систем грејања карактерише принудно снабдевање и нехотично одвођење топлоте у просторију.

Главни задаци прорачуна и пројектовања система грејања:

• најпоузданије одредити губитке топлоте;
• одредити количину и услове употребе расхладне течности;
• што тачније одабрати елементе генерисања, кретања и преноса топлоте.

Током изградње системи грејања У почетку је неопходно прикупити различите податке о просторији/згради у којој ће се користити систем грејања. Након израчунавања термичких параметара система, анализирати резултате аритметичких операција.

На основу добијених података врши се одабир компоненти система грејања, затим куповина, монтажа и пуштање у рад.

Грејање је вишекомпонентни систем за обезбеђење одобреног температурног режима у просторији/згради.То је посебан део комуникационог комплекса модерног стамбеног простора

Важно је напоменути да ова метода термичког прорачуна омогућава прилично прецизно израчунавање великог броја величина које специфично описују будући систем грејања.

Као резултат термичког прорачуна, биће доступне следеће информације:

• број топлотних губитака, снага котла;
• број и врста топлотних радијатора за сваку просторију посебно;
• хидрауличне карактеристике цевовода;
• запремина, брзина расхладне течности, снага топлотне пумпе.

Термички прорачуни нису теоријске скице, већ тачни и разумни резултати које се препоручује да се користе у пракси при одабиру компоненти система грејања.

Стандарди за услове собне температуре

Пре него што извршите било какве прорачуне параметара система, потребно је, у најмању руку, знати редослед очекиваних резултата, као и имати стандардизоване карактеристике неких табеларних вредности које треба заменити у формуле или се њима руководити. .

Израчунавањем параметара са таквим константама можете бити сигурни у поузданост жељеног динамичког или константног параметра система.

За просторије различитих намена постоје референтни стандарди за температурне услове у стамбеним и нестамбеним просторијама. Ови стандарди су садржани у такозваним ГОСТ-овима

За систем грејања, један од ових глобалних параметара је собна температура, која мора бити константна без обзира на годишње доба и услове околине.

Према прописима санитарних стандарда и правила, постоје разлике у температури у односу на летњи и зимски период године.Систем климатизације је одговоран за температурни режим просторије у летњој сезони, принцип његовог израчунавања је детаљно описан у Овај чланак.

Али собну температуру зими обезбеђује систем грејања. Стога нас занимају температурни распони и њихова толеранција одступања за зимску сезону.

Већина регулаторних докумената предвиђа следеће температурне опсеге који омогућавају особи да удобно борави у просторији.

За нестамбене пословне просторије површине до 100 м²:

• 22-24°С — оптимална температура ваздуха;
• Ночьу 1°С — дозвољена флуктуација.

За канцеларијске просторије са површином већом од 100 м² температура је 21-23°Ц. За нестамбене индустријске просторије, температурни распони се веома разликују у зависности од намене просторије и утврђених стандарда заштите рада.

Свака особа има своју угодну собну температуру. Неки људи воле да је у соби веома топло, други се осећају пријатно када је соба хладна - све је прилично индивидуално

Што се тиче стамбених просторија: станова, приватних кућа, имања итд., Постоје одређени температурни распони који се могу подесити у зависности од жеља станара.

Па ипак, за специфичне просторије стана и куће имамо:

• 20-22°С - дневни боравак, укључујући дечију собу, толеранција ±2°С -
• 19-21°С — кухиња, тоалет, толеранција ±2°С;
• 24-26°Ц — купатило, туш, базен, толеранција ±1°С;
• 16-18°С — ходници, ходници, степеништа, оставе, толеранција +3°Ц

Важно је напоменути да постоји још неколико основних параметара који утичу на температуру у просторији и на које морате да се фокусирате приликом прорачуна система грејања: влажност (40-60%), концентрација кисеоника и угљен-диоксида у ваздуху ( 250:1), маса брзине кретања ваздуха (0,13-0,25 м/с) итд.

Прорачун губитка топлоте у кући

Према другом закону термодинамике (школска физика), не постоји спонтани пренос енергије са мање загрејаних на више загрејане мини- или макро објекте. Посебан случај овог закона је „тежња“ да се створи температурна равнотежа између два термодинамичка система.

На пример, први систем је окружење са температуром од -20°Ц, други систем је зграда са унутрашњом температуром од +20°Ц. Према наведеном закону, ова два система ће тежити равнотежи кроз размену енергије. То ће се десити уз помоћ топлотних губитака из другог система и хлађења у првом.

Дефинитивно можемо рећи да температура околине зависи од географске ширине на којој се налази приватна кућа. А температурна разлика утиче на количину цурења топлоте из зграде (+)

Топлотни губитак се односи на нехотично ослобађање топлоте (енергије) из неког објекта (куће, стана). За обичан стан, овај процес није толико „приметан“ у поређењу са приватном кућом, јер се стан налази унутар зграде и „поред“ других станова.

У приватној кући топлота у једном или другом степену излази кроз спољне зидове, под, кров, прозоре и врата.

Познавајући количину топлотног губитка за најнеповољније временске услове и карактеристике ових услова, могуће је израчунати снагу система грејања са великом тачношћу.

Дакле, запремина цурења топлоте из зграде се израчунава помоћу следеће формуле:

К=К_под+К_зид+К_прозор+К_кров+К_врата+…+К_и, Где

Ки — запремина топлотног губитка из хомогеног типа омотача зграде.

Свака компонента формуле се израчунава помоћу формуле:

К=С*∆Т/Р, Где

• П – цурење топлоте, В;
• С – површина одређене врсте грађевине, кв. м;
• ∆Т – разлика у температури околине и ваздуха у затвореном простору, °Ц;
• Р – топлотни отпор одређене врсте конструкције, м²*°Ц/В.

Препоручљиво је узети саму вредност топлотног отпора за реално постојеће материјале из помоћних табела.

Поред тога, топлотна отпорност се може добити коришћењем следећег односа:

Р=д/к, Где

• Р – топлотни отпор, (м²*К)/В;
• к – коефицијент топлотне проводљивости материјала, В/(м²*ДО);
• д – дебљина овог материјала, м.

У старим кућама са влажним кровним конструкцијама долази до цурења топлоте кроз горњи део објекта, односно кроз кров и поткровље. Спровођење активности на изолација плафона или топлотна изолација поткровља реши овај проблем.

Ако изолујете тавански простор и кров, укупни губитак топлоте из куће може се значајно смањити

Постоји још неколико врста губитака топлоте у кући кроз пукотине у конструкцијама, вентилационим системима, кухињским напама и отварањем прозора и врата. Али нема смисла узимати у обзир њихову запремину, јер они не чине више од 5% укупног броја главних цурења топлоте.

Одређивање снаге котла

Да би се одржала температурна разлика између околине и температуре унутар куће, потребан је аутономни систем грејања, који одржава жељену температуру у свакој просторији приватне куће.

Систем грејања је заснован на различитим врсте котлова: течно или чврсто гориво, електрично или гасно.

Котао је централна јединица система грејања која производи топлоту. Главна карактеристика котла је његова снага, односно брзина конверзије количине топлоте по јединици времена.

Након израчунавања грејног оптерећења добијамо потребну називну снагу котла.

За обичан вишесобни стан, снага котла се израчунава преко површине и специфичне снаге:

Р_котао=(С_{просторијама}*Р_{специфичним})/10, Где

• С_{просторијама} — укупна површина загрејане просторије;
• Р_{специфичним} — специфична снага у односу на климатске услове.

Али ова формула не узима у обзир губитке топлоте, који су довољни у приватној кући.

Постоји још један однос који узима у обзир овај параметар:

Р_котао=(К_{губитке}*С)/100, Где

• Р_котао — снага котла;
• П_{губитке} - губитак топлоте;
• С - грејани простор.

Пројектну снагу котла је потребно повећати. Резерва је неопходна ако планирате да користите котао за загревање воде за купатило и кухињу.

У већини система грејања приватних кућа препоручује се употреба експанзионог резервоара у којем ће се складиштити довод расхладне течности. Свакој приватној кући је потребно снабдевање топлом водом

Да би се обезбедила резерва снаге котла, последњој формули се мора додати фактор сигурности К:

Р_котао=(К_{губитке}*С*К)/100, Где

ДО — биће једнак 1,25, односно пројектна снага котла ће бити повећана за 25%.

Дакле, снага котла омогућава одржавање стандардне температуре ваздуха у просторијама зграде, као и почетну и додатну запремину топле воде у кући.

Карактеристике избора радијатора

Стандардне компоненте за обезбеђивање топлоте у просторији су радијатори, панели, системи подног грејања, конвектори итд.Најчешћи делови система грејања су радијатори.

Термо радијатор је специјална шупља модуларна структура направљена од легуре са високом дисипацијом топлоте. Израђује се од челика, алуминијума, ливеног гвожђа, керамике и других легура. Принцип рада радијатора за грејање своди се на зрачење енергије из расхладне течности у простор просторије кроз "латице".

Алуминијумски и биметални радијатор за грејање заменио је масивне батерије од ливеног гвожђа. Једноставност производње, висок пренос топлоте, успешан дизајн и дизајн учинили су овај производ популарним и распрострањеним инструментом за зрачење топлоте у затвореном простору.

Постоји неколико метода прорачуни радијатора за грејање у соби. Листа метода у наставку је сортирана по повећању тачности прорачуна.

Опције израчунавања:

1. По области. Н=(С*100)/Ц, где је Н број секција, С је површина просторије (м²), Ц - пренос топлоте једног дела радијатора (В, преузето из пасоша или сертификата за производ), 100 В - количина топлотног тока који је потребан за загревање 1 м² (емпиријска вредност). Поставља се питање: како узети у обзир висину плафона собе?
2. По обиму. Н=(С*Х*41)/Ц, где су Н, С, Ц слични. Х - висина просторије, 41 В - количина топлотног тока потребна за загревање 1 м³ (емпиријска вредност).
3. По квотама. Н=(100*С*к1*к2*к3*к4*к5*к6*к7)/Ц, где су Н, С, Ц и 100 исти. к1 - узимајући у обзир број комора у прозору са дуплим стаклом у просторији, к2 - топлотну изолацију зидова, к3 - однос површине прозора и површине просторије, к4 - просечну температуру испод нуле у најхладнијој недељи зиме, к5 - број спољних зидова просторије (који се "проширују" на улицу), к6 - тип просторије изнад, к7 - висина плафона.

Ово је најтачнија опција за израчунавање броја секција. Наравно, резултати израчунавања разломака се увек заокружују на следећи цео број.

Хидраулички прорачун водоснабдевања

Наравно, "слика" израчунавања топлоте за грејање не може бити потпуна без израчунавања таквих карактеристика као што су запремина и брзина расхладне течности. У већини случајева, расхладна течност је обична вода у течном или гасовитом агрегатном стању.

Препоручљиво је израчунати стварну запремину расхладне течности сумирањем свих шупљина у систему грејања. Када користите котао са једним кругом, ово је најбоља опција. Када користите котлове са двоструким кругом у систему грејања, потребно је водити рачуна о потрошњи топле воде за хигијенске и друге кућне потребе

Прорачун запремине воде која се загрева двокружним котлом за обезбеђивање топле воде и загревања расхладне течности врши се сумирањем унутрашње запремине грејног круга и стварних потреба корисника за загрејаном водом.

Запремина топле воде у систему грејања израчунава се по формули:

В=к*П, Где

• В — запремина расхладне течности;
• П — снага котла за грејање;
• к - фактор снаге (број литара по јединици снаге, једнак 13,5, опсег - 10-15 литара).

Као резултат, коначна формула изгледа овако:

Ш = 13,5*П

Брзина расхладне течности је коначна динамичка процена система грејања, која карактерише брзину циркулације течности у систему.

Ова вредност помаже да се процени тип и пречник цевовода:

В=(0,86*П*μ)/∆Т, Где

• П — снага котла;
• μ — ефикасност котла;
• ∆Т - температурна разлика између доводне и повратне воде.

Користећи горе наведене методе хидраулички прорачун, биће могуће добити реалне параметре који су „темељ“ будућег система грејања.

Пример топлотног прорачуна

Као пример топлотног прорачуна, имамо обичну једноспратну кућу са четири дневне собе, кухињом, купатилом, „зимском баштом“ и помоћним просторијама.

Темељ је од монолитне армирано-бетонске плоче (20 цм), спољни зидови су бетонски (25 цм) са гипсом, кров је од дрвених греда, кров је од металних цријепа и минералне вуне (10 цм)

Означимо почетне параметре куће неопходне за прорачуне.

Димензије зграде:

• висина пода - 3 м;
• мали прозор на предњој и задњој страни зграде 1470*1420 мм;
• велики фасадни прозор 2080*1420 мм;
• улазна врата 2000*900 мм;
• задња врата (излаз на терасу) 2000*1400 (700 + 700) мм.

Укупна ширина објекта је 9,5 м², дужина 16 м². Грејаће се само дневни боравак (4 јединице), купатило и кухиња.

Да бисте прецизно израчунали губитак топлоте на зидовима, потребно је да од површине спољних зидова одузмете површину свих прозора и врата - ово је потпуно друга врста материјала са сопственим топлотним отпором

Почињемо са израчунавањем површина хомогених материјала:

• површина - 152 м²;
• површина крова - 180 м² , узимајући у обзир висину поткровља 1,3 м, а ширина греде 4 м;
• површина прозора - 3*1,47*1,42+2,08*1,42=9,22 м²;
• површина врата - 2*0,9+2*2*1,4=7,4 м².

Површина спољних зидова биће 51*3-9,22-7,4=136,38 м².

Пређимо на израчунавање губитка топлоте за сваки материјал:

• П_под=С*∆Т*к/д=152*20*0,2/1,7=357,65 В;
• П_кров=180*40*0,1/0,05=14400 В;
• П_прозор=9,22*40*0,36/0,5=265,54 В;
• П_врата=7,4*40*0,15/0,75=59,2 В;

И такође К_зид еквивалентно 136,38*40*0,25/0,3=4546. Збир свих топлотних губитака биће 19628,4 В.

Као резултат, израчунавамо снагу котла: П_котао=К_{губитке}*С_{просторије за грејање}*К/100=19628,4*(10,4+10,4+13,5+27,9+14,1+7,4)*1,25/100=19628,4*83,7*1,25/100=20536,2=21 кВ.

Израчунаћемо број секција радијатора за једну од просторија. За све остале прорачуни су слични. На пример, угаона соба (у левом, доњем углу дијаграма) има површину од 10,4 м2.

То значи Н=(100*к1*к2*к3*к4*к5*к6*к7)/Ц=(100*10,4*1,0*1,0*0,9*1,3*1,2*1,0*1,05)/180=8,5176=9.

За ову просторију је потребно 9 секција радијатора за грејање са топлотном снагом од 180 В.

Пређимо на израчунавање количине расхладне течности у систему - В=13,5*П=13,5*21=283,5 л. То значи да ће брзина расхладне течности бити: В=(0,86*П*μ)/∆Т=(0,86*21000*0,9)/20=812,7 л.

Као резултат тога, потпуни обрт целокупне запремине расхладне течности у систему биће еквивалентан 2,87 пута на сат.

Избор чланака о топлотним прорачунима помоћи ће вам да одредите тачне параметре елемената система грејања:

1. Прорачун система грејања приватне куће: правила и примери прорачуна
2. Термотехнички прорачун зграде: специфичности и формуле за извођење прорачуна + практични примери

Закључци и користан видео на тему

Једноставан прорачун система грејања за приватну кућу представљен је у следећем прегледу:

Све суптилности и опште прихваћене методе за израчунавање топлотног губитка зграде приказане су у наставку:

Друга опција за израчунавање цурења топлоте у типичној приватној кући:

Овај видео описује карактеристике циркулације енергетских носача за грејање куће:

Термички прорачун система грејања је индивидуалан по природи и мора се извршити компетентно и пажљиво. Што су прорачуни прецизнији, мање ће власници сеоске куће морати да преплате током рада.

Да ли имате искуства у извођењу термичких прорачуна система грејања? Или још увек имате питања о овој теми? Молимо вас да поделите своје мишљење и оставите коментаре. Блок повратних информација се налази испод.