Hydraulický výpočet vykurovacieho systému na konkrétnom príklade

Vykurovanie založené na cirkulácii teplej vody je najbežnejšou možnosťou na usporiadanie súkromného domu.Pre kompetentný vývoj systému je potrebné mať predbežné výsledky analýzy, takzvaný hydraulický výpočet vykurovacieho systému, ktorý spája tlak vo všetkých úsekoch siete s priemermi potrubí.

Predložený článok podrobne popisuje metodiku výpočtu. Aby sme lepšie pochopili algoritmus akcií, pozreli sme sa na postup výpočtu na konkrétnom príklade.

Dodržaním opísanej postupnosti bude možné určiť optimálny priemer potrubia, počet vykurovacích zariadení, výkon kotla a ďalšie parametre systému potrebné na zabezpečenie efektívneho individuálneho zásobovania teplom.

Koncepcia hydraulického výpočtu

Rozhodujúcim faktorom technologického rozvoja vykurovacích systémov boli obvyklé úspory energie. Túžba ušetriť nás núti k starostlivejšiemu prístupu k návrhu, výberu materiálov, spôsobu inštalácie a prevádzky vykurovania domu.

Ak sa teda rozhodnete pre vytvorenie jedinečného a predovšetkým ekonomického vykurovacieho systému pre váš byt alebo dom, potom vám odporúčame oboznámiť sa s pravidlami výpočtu a návrhu.

Pred definovaním hydraulického výpočtu systému musíte jasne a jasne pochopiť, že individuálny vykurovací systém bytu alebo domu je zvyčajne umiestnený rádovo vyššie v porovnaní so systémom ústredného kúrenia veľkej budovy.

Osobný vykurovací systém je založený na zásadne odlišnom prístupe ku konceptom zdrojov tepla a energie.

Podstatou hydraulického výpočtu je, že prietok chladiacej kvapaliny nie je nastavený vopred s výraznou aproximáciou skutočných parametrov, ale je určený prepojením priemerov potrubí s tlakovými parametrami vo všetkých prstencoch systému.

Stačí vykonať triviálne porovnanie týchto systémov podľa nasledujúcich parametrov.

1. Systém ústredného kúrenia (kotolňa-dom-byt) je založený na štandardných typoch nosičov energie - uhlie, plyn. V autonómnom systéme môžete použiť takmer akúkoľvek látku, ktorá má vysoké špecifické spalné teplo, alebo kombináciu niekoľkých kvapalných, pevných alebo zrnitých materiálov.
2. DSP je postavené na bežných prvkoch: kovové rúry, „nemotorné“ batérie, uzatváracie ventily. Individuálny vykurovací systém umožňuje kombinovať rôzne prvky: viacdielne radiátory s dobrým prenosom tepla, high-tech termostaty, rôzne typy potrubí (PVC a meď), kohútiky, zástrčky, armatúry a samozrejme vlastné hospodárnejšie kotly, obehové čerpadlá.
3. Ak vstúpite do bytu typického panelového domu postaveného pred 20-40 rokmi, vidíme, že vykurovací systém sa obmedzuje na prítomnosť 7-dielnej batérie pod oknom v každej miestnosti bytu plus vertikálne potrubie cez celý dom (stúpačka), s ktorým sa dá „komunikovať“ so susedmi hore/dole. Autonómny vykurovací systém (AHS) vám umožňuje vybudovať systém akejkoľvek zložitosti, berúc do úvahy individuálne želania obyvateľov bytu.
4. Na rozdiel od DSP samostatný vykurovací systém zohľadňuje pomerne pôsobivý zoznam parametrov, ktoré ovplyvňujú prenos, spotrebu energie a tepelné straty. Teplotné podmienky okolia, požadovaný teplotný rozsah v miestnostiach, plocha a objem miestnosti, počet okien a dverí, účel miestností atď.

Hydraulický výpočet vykurovacieho systému (HRSO) je teda podmienený súbor vypočítaných charakteristík vykurovacieho systému, ktorý poskytuje komplexné informácie o takých parametroch, ako je priemer potrubia, počet radiátorov a ventily.

Tento typ radiátora bol inštalovaný vo väčšine panelových domov v postsovietskom priestore. Úspory na materiáloch a nedostatok dizajnových nápadov sú zrejmé

GRSO vám umožňuje správne vybrať vodnokruhové čerpadlo (vykurovací kotol) na dopravu teplej vody ku konečným prvkom vykurovacieho systému (radiátory) a v konečnom dôsledku mať najvyváženejší systém, ktorý priamo ovplyvňuje finančné investície do vykurovania domu. .

Iný typ vykurovacieho radiátora pre DSP. Ide o všestrannejší produkt, ktorý môže mať ľubovoľný počet rebier. Týmto spôsobom môžete zväčšiť alebo zmenšiť oblasť výmeny tepla

Postupnosť krokov výpočtu

Keď už hovoríme o výpočte vykurovacieho systému, poznamenávame, že tento postup je najkontroverznejší a najdôležitejší z hľadiska dizajnu.

Pred vykonaním výpočtu musíte vykonať predbežnú analýzu budúceho systému, napríklad:

• vytvoriť tepelnú bilanciu vo všetkých a konkrétne v každej miestnosti bytu;
• schvaľovať termostaty, ventily a regulátory tlaku;
• vybrať radiátory, teplovýmenné plochy, teplovýmenné panely;
• určiť oblasti systému s maximálnym a minimálnym prietokom chladiacej kvapaliny.

Okrem toho je potrebné určiť všeobecnú schému prepravy chladiacej kvapaliny: plný a malý okruh, jednorúrkový systém alebo dvojrúrkový hlavný.

Výsledkom hydraulického výpočtu je niekoľko dôležitých charakteristík hydraulického systému, ktoré poskytujú odpovede na nasledujúce otázky:

• aký by mal byť výkon zdroja vykurovania;
• aký je prietok a rýchlosť chladiacej kvapaliny;
• aký je požadovaný priemer hlavného vykurovacieho potrubia;
• aké sú možné straty tepla a hmotnosť samotného chladiva.

Ďalším dôležitým aspektom hydraulického výpočtu je postup vyvažovania (prepájania) všetkých častí (vetví) sústavy pri extrémnych tepelných podmienkach pomocou riadiacich zariadení.

Existuje niekoľko hlavných typov vykurovacích produktov: liatinový a hliníkový viacdielny, oceľový panel, bimetalové radiátory a covektory. Ale najbežnejšie sú hliníkové viacdielne radiátory

Konštrukčná zóna potrubia je úsek s konštantným priemerom samotného potrubia, ako aj konštantný prietok teplej vody, ktorý je určený vzorcom pre tepelnú bilanciu miestností. Výpis návrhových zón začína čerpadlom alebo zdrojom tepla.

Príklad počiatočných podmienok

Pre konkrétnejšie vysvetlenie všetkých detailov hydraulického výpočtu si vezmime konkrétny príklad obyčajného obytného priestoru. Máme klasický 2-izbový byt v panelovom dome o celkovej výmere 65,54 m2.²ktorý pozostáva z dvoch izieb, kuchyne, samostatného WC a kúpeľne, dvojlôžkovej chodby, balkóna s dvoma lôžkami.

Po kolaudácii sme dostali nasledovné informácie ohľadom pripravenosti bytu.Popisovaný byt zahŕňa steny z monolitických železobetónových konštrukcií ošetrených tmelom a základným náterom, profilové okná s dvojkomorovým sklom, lisované interiérové ​​dvere, keramická dlažba na podlahe kúpeľne.

Typický 9-poschodový panelový dom so štyrmi vchodmi. Na každom podlaží sú 3 byty: jeden 2-izbový a dva 3-izbové. Byt sa nachádza na piatom poschodí

Okrem toho je prezentované bývanie už vybavené medenými rozvodmi, rozvádzačmi a samostatným panelom, plynovým sporákom, vaňou, umývadlom, WC, vyhrievaným vešiakom na uteráky, umývadlom.

A čo je najdôležitejšie, v obývačkách, kúpeľni a kuchyni sú už hliníkové radiátory kúrenia. Otázka týkajúca sa potrubí a kotla zostáva otvorená.

Ako sa zbierajú údaje

Hydraulický výpočet systému je väčšinou založený na výpočtoch súvisiacich s výpočtom vykurovania na základe plochy miestnosti.

Preto je potrebné mať nasledujúce informácie:

• plocha každej jednotlivej miestnosti;
• rozmery okenných a dverových spojok (vnútorné dvere nemajú prakticky žiadny vplyv na tepelné straty);
• klimatické podmienky, vlastnosti regiónu.

Budeme vychádzať z nasledujúcich údajov. Plocha spoločenskej miestnosti - 18,83 m², spálňa - 14,86 m², kuchyňa - 10,46 m², balkón - 7,83 m² (súčet), chodba - 9,72 m² (množstvo), kúpeľňa - 3,60 m², toaleta - 1,5 m². Vchodové dvere - 2,20 m², výkladná tabuľa spoločenskej miestnosti - 8,1 m², okno do spálne - 1,96 m², kuchynské okno - 1,96 m².

Výška stien bytu je 2 metre 70 cm.Vonkajšie steny sú z betónu triedy B7 plus vnútorná omietka hrúbky 300 mm. Vnútorné steny a priečky - nosné 120 mm, obyčajné - 80 mm. Podlahu a tým aj strop tvoria betónové podlahové dosky triedy B15 hrúbky 200 mm.

Dispozičné riešenie tohto bytu poskytuje možnosť vytvoriť jednu jedinú vykurovaciu vetvu prechádzajúcu kuchyňou, spálňou a obývacou izbou, ktorá zabezpečí priemernú teplotu 20-22⁰C v izbách (+)

A čo životné prostredie? Byt sa nachádza v dome, ktorý sa nachádza uprostred mikroštvrti malého mesta. Mesto sa nachádza v určitej nížine, nadmorská výška je 130-150 m. Podnebie je mierne kontinentálne s chladnými zimami a pomerne teplými letami.

Priemerná ročná teplota je +7,6°C. Priemerná teplota v januári je -6,6°C, v júli +18,7°C. Vietor - 3,5 m/s, priemerná vlhkosť vzduchu - 74 %, zrážky 569 mm.

Pri analýze klimatických podmienok regiónu je potrebné poznamenať, že máme do činenia so širokým rozsahom teplôt, čo následne ovplyvňuje špeciálne požiadavky na úpravu vykurovacieho systému bytu.

Výkon generátora tepla

Jednou z hlavných súčastí vykurovacieho systému je kotol: elektrický, plynový, kombinovaný - v tejto fáze na tom nezáleží. Pretože je pre nás dôležitá jeho hlavná charakteristika – výkon, teda množstvo energie za jednotku času, ktoré bude vynaložené na vykurovanie.

Výkon samotného kotla je určený nasledujúcim vzorcom:

Wboiler = (Sroom*Wshare) / 10,

Kde:

• Miesto - súčet plôch všetkých miestností, ktoré vyžadujú vykurovanie;
• Wdel — špecifický výkon zohľadňujúci klimatické podmienky lokality (preto bolo potrebné poznať podnebie regiónu).

Pre rôzne klimatické oblasti máme zvyčajne tieto údaje:

• severných regiónoch — 1,5 — 2 kW/m²;
• centrálna zóna — 1 — 1,5 kW/m²;
• južné regióny — 0,6 — 1 kW/m².

Tieto čísla sú celkom ľubovoľné, ale napriek tomu poskytujú jasnú číselnú odpoveď na vplyv prostredia na vykurovací systém bytu.

Táto mapa zobrazuje klimatické zóny s rôznymi teplotnými režimami. Umiestnenie krytu vzhľadom na zónu určuje, koľko energie je potrebné minúť na vykurovanie štvorcového metra kWatt energie (+)

Veľkosť plochy bytu, ktorú je potrebné vykurovať, sa rovná celkovej ploche bytu a rovná sa, to znamená 65,54-1,80-6,03 = 57,71 m2 (mínus balkón). Merný výkon kotla pre centrálny región s chladnými zimami je 1,4 kW/m2. V našom príklade je teda vypočítaný výkon vykurovacieho kotla ekvivalentný 8,08 kW.

Dynamické parametre chladiacej kvapaliny

Prejdeme k ďalšej fáze výpočtov - analýza spotreby chladiacej kvapaliny. Vo väčšine prípadov sa vykurovací systém bytu líši od iných systémov - je to spôsobené počtom vykurovacích panelov a dĺžkou potrubia. Tlak sa používa ako dodatočná "hnacia sila" pre tok vertikálne cez systém.

V súkromných jednoposchodových a viacposchodových budovách, starých panelových bytových domoch sa používajú vysokotlakové vykurovacie systémy, ktoré umožňujú dopravovať teplo uvoľňujúce látky do všetkých sekcií rozvetveného viackruhového vykurovacieho systému a zvyšovať vodu do celú výšku (do 14. poschodia) budovy.

Naopak, obyčajný 2- alebo 3-izbový byt s autonómnym vykurovaním nemá takú rozmanitosť kruhov a vetiev systému, obsahuje najviac tri okruhy.

To znamená, že chladivo sa prepravuje prirodzeným procesom prúdenia vody. Ale môžete tiež použiť obehové čerpadlá, kúrenie je zabezpečené plynovým/elektrickým kotlom.

Na vykurovanie miestností väčších ako 100 m odporúčame použiť obehové čerpadlo². Čerpadlo je možné inštalovať pred alebo za kotol, väčšinou sa však inštaluje na „spiatočku“ – nižšia teplota kvapaliny, menšia vzdušnosť, dlhšia životnosť čerpadla

Špecialisti v oblasti navrhovania a inštalácie vykurovacích systémov definujú dva hlavné prístupy z hľadiska výpočtu objemu chladiacej kvapaliny:

1. Podľa skutočnej kapacity systému. Bez výnimky sa sčítajú všetky objemy dutín, kde bude prúdiť teplá voda: súčet jednotlivých úsekov potrubí, úsekov radiátorov atď. Ale toto je pomerne náročná možnosť.
2. Podľa výkonu kotla. Tu sa názory odborníkov veľmi líšia, niektorí uvádzajú 10, iní 15 litrov na jednotku výkonu kotla.

Z pragmatického hľadiska treba brať do úvahy skutočnosť, že vykurovací systém pravdepodobne nebude dodávať len teplú vodu pre miestnosť, ale aj ohrievať vodu pre vaňu/sprchu, umývadlo, drez a sušičku a možno aj pre hydromasáž alebo jacuzzi. Táto možnosť je jednoduchšia.

Preto v tomto prípade odporúčame nastaviť 13,5 litra na jednotku výkonu. Vynásobením tohto čísla výkonom kotla (8,08 kW) dostaneme odhadovaný objem vodnej hmoty - 109,08 litrov.

Vypočítaná rýchlosť chladiacej kvapaliny v systéme je presne ten parameter, ktorý vám umožňuje vybrať určitý priemer potrubia pre vykurovací systém.

Vypočíta sa pomocou nasledujúceho vzorca:

V = (0,86*W*k)/t-to,

Kde:

• W - výkon kotla;
• t — teplota privádzanej vody;
• do — teplota vody vo vratnom okruhu;
• k — účinnosť kotla (0,95 pre plynový kotol).

Nahradením vypočítaných údajov do vzorca máme: (0,86 * 8080 * 0,95)/80-60 = 6601,36/20 = 330 kg/h.Za jednu hodinu teda prejde systémom 330 litrov chladiacej kvapaliny (vody) a kapacita systému je asi 110 litrov.

Stanovenie priemeru potrubia

Aby sme nakoniec určili priemer a hrúbku vykurovacích rúrok, zostáva diskutovať o otázke tepelných strát.

Maximálne množstvo tepla odchádza z miestnosti cez steny - až 40%, cez okná - 15%, podlahu - 10%, všetko ostatné cez strop/strechu. Byt sa vyznačuje stratami najmä oknami a balkónovými modulmi

Vo vykurovaných miestnostiach existuje niekoľko typov tepelných strát:

1. Strata tlaku v potrubí. Tento parameter je priamo úmerný súčinu špecifických strát trením vo vnútri potrubia (poskytnutých výrobcom) a celkovej dĺžky potrubia. Ale vzhľadom na aktuálnu úlohu možno takéto straty ignorovať.
2. Strata tlaku pri lokálnych odporoch potrubia — náklady na teplo v armatúrach a vnútorných zariadeniach. Ale vzhľadom na podmienky problému, malý počet ohybov armatúry a počet radiátorov je možné takéto straty zanedbať.
3. Tepelné straty na základe polohy bytu. Existuje ďalší typ tepelných nákladov, ale súvisí skôr s umiestnením miestnosti vzhľadom na zvyšok budovy. Pre bežný byt, ktorý sa nachádza v strede domu a susedí s inými bytmi vľavo/vpravo/hore/dole, sú tepelné straty cez bočné steny, strop a podlahu takmer rovné „0“.

Do úvahy môžete brať len straty cez prednú časť bytu - balkón a centrálne okno spoločenskej miestnosti. Tento problém je však možné vyriešiť pridaním 2-3 sekcií ku každému z radiátorov.

Priemer potrubia sa volí podľa prietoku chladiacej kvapaliny a rýchlosti jej cirkulácie vo vykurovacom potrubí

Pri analýze vyššie uvedených informácií je potrebné poznamenať, že pre vypočítanú rýchlosť horúcej vody vo vykurovacom systéme je známa rýchlosť pohybu častíc vody vzhľadom na stenu potrubia v horizontálnej polohe 0,3 - 0,7 m / s.

Na pomoc pánovi uvádzame takzvaný kontrolný zoznam na vykonávanie výpočtov pre typický hydraulický výpočet vykurovacieho systému:

• zber údajov a výpočet výkonu kotla;
• objem a rýchlosť chladiacej kvapaliny;
• tepelné straty a priemer potrubia.

Niekedy pri výpočtoch môžete získať priemer potrubia dostatočne veľký na to, aby pokryl vypočítaný objem chladiacej kvapaliny. Tento problém je možné vyriešiť zvýšením výtlaku kotla alebo pridaním prídavnej expanznej nádoby.

Na našej webovej stránke je blok článkov venovaný výpočtom vykurovacieho systému, odporúčame vám prečítať si:

1. Tepelný výpočet vykurovacieho systému: ako správne vypočítať zaťaženie systému
2. Výpočet ohrevu vody: vzorce, pravidlá, príklady realizácie
3. Tepelnotechnický výpočet budovy: špecifiká a vzorce na vykonávanie výpočtov + praktické príklady

Závery a užitočné video na túto tému

Vlastnosti, výhody a nevýhody systémov prirodzeného a núteného obehu chladiacej kvapaliny pre vykurovacie systémy:

Po zhrnutí hydraulických výpočtov boli výsledkom konkrétne fyzikálne charakteristiky budúceho vykurovacieho systému.

Prirodzene, ide o zjednodušenú výpočtovú schému, ktorá poskytuje približné údaje týkajúce sa hydraulických výpočtov pre vykurovací systém typického dvojizbového bytu.

Pokúšate sa sami urobiť hydraulický výpočet vykurovacieho systému? Alebo možno nesúhlasíte s predloženým materiálom? Čakáme na vaše pripomienky a otázky - blok spätnej väzby sa nachádza nižšie.