Tepelný výpočet vykurovacieho systému: ako správne vypočítať zaťaženie systému

Návrh a tepelný výpočet vykurovacieho systému je povinnou etapou pri usporiadaní vykurovania domu.Hlavnou úlohou výpočtovej činnosti je určenie optimálnych parametrov kotla a radiátorového systému.

Súhlasíte, na prvý pohľad sa môže zdať, že výpočty tepelnej techniky môže vykonávať iba inžinier. Nie všetko je však také zložité. Keď poznáte algoritmus akcií, budete môcť nezávisle vykonávať potrebné výpočty.

Článok podrobne popisuje postup výpočtu a poskytuje všetky potrebné vzorce. Pre lepšie pochopenie sme pripravili príklad tepelného výpočtu pre súkromný dom.

Tepelný výpočet vykurovania: všeobecný postup

Klasický tepelný výpočet vykurovacieho systému je konsolidovaný technický dokument, ktorý obsahuje povinné postupné štandardné metódy výpočtu.

Pred štúdiom týchto výpočtov hlavných parametrov sa však musíte rozhodnúť o koncepcii samotného vykurovacieho systému.

Vykurovací systém je charakterizovaný núteným prívodom a mimovoľným odvodom tepla do miestnosti.

Hlavné úlohy výpočtu a návrhu vykurovacieho systému:

• najspoľahlivejšie určiť tepelné straty;
• určiť množstvo a podmienky použitia chladiacej kvapaliny;
• vyberte prvky generovania, pohybu a prenosu tepla čo najpresnejšie.

Počas výstavby vykurovacie systémy Najprv je potrebné zhromaždiť rôzne údaje o miestnosti/budove, kde sa bude vykurovací systém používať. Po výpočte tepelných parametrov systému analyzujte výsledky aritmetických operácií.

Na základe získaných údajov sa vyberú komponenty vykurovacieho systému, nasleduje nákup, inštalácia a uvedenie do prevádzky.

Vykurovanie je viaczložkový systém na zabezpečenie schváleného teplotného režimu v miestnosti/budove.Ide o samostatnú časť komunikačného komplexu moderného obytného areálu

Je pozoruhodné, že táto metóda tepelného výpočtu umožňuje pomerne presne vypočítať veľké množstvo veličín, ktoré konkrétne popisujú budúci vykurovací systém.

Ako výsledok tepelného výpočtu budú k dispozícii nasledujúce informácie:

• počet tepelných strát, výkon kotla;
• počet a typ tepelných žiaričov pre každú miestnosť zvlášť;
• hydraulické charakteristiky potrubia;
• objem, rýchlosť chladiacej kvapaliny, výkon tepelného čerpadla.

Tepelné výpočty nie sú teoretickými náčrtmi, ale skôr presnými a primeranými výsledkami, ktoré sa odporúča použiť v praxi pri výbere komponentov vykurovacieho systému.

Normy pre podmienky izbovej teploty

Pred vykonaním akýchkoľvek výpočtov systémových parametrov je potrebné minimálne poznať poradie očakávaných výsledkov a tiež mať štandardizované charakteristiky niektorých tabuľkových hodnôt, ktoré je potrebné nahradiť do vzorcov alebo sa nimi riadiť. .

Výpočtom parametrov s takýmito konštantami si môžete byť istí spoľahlivosťou požadovaného dynamického alebo konštantného parametra systému.

Pre priestory na rôzne účely existujú referenčné normy pre teplotné podmienky v obytných a nebytových priestoroch. Tieto normy sú zakotvené v takzvaných GOST

Pre vykurovací systém je jedným z týchto globálnych parametrov teplota v miestnosti, ktorá musí byť konštantná bez ohľadu na ročné obdobie a podmienky prostredia.

Podľa predpisov sanitárnych noriem a pravidiel existujú rozdiely v teplote v porovnaní s letným a zimným obdobím roka.Klimatizačný systém je zodpovedný za teplotný režim miestnosti v letnej sezóne, princíp jeho výpočtu je podrobne popísaný v tento článok.

Ale izbovú teplotu v zime zabezpečuje vykurovací systém. Preto nás zaujímajú teplotné rozsahy a ich tolerancie odchýlok pre zimné obdobie.

Väčšina regulačných dokumentov stanovuje nasledujúce teplotné rozsahy, ktoré umožňujú osobe pohodlne zostať v miestnosti.

Pre nebytové kancelárske priestory s rozlohou do 100 m²:

• 22 až 24 °C — optimálna teplota vzduchu;
• 1 °C — prípustné kolísanie.

Pre kancelárske priestory s rozlohou viac ako 100 m² teplota 21-23°C. Pre nebytové priemyselné priestory sa teplotné rozsahy značne líšia v závislosti od účelu miestnosti a zavedených noriem ochrany práce.

Každá osoba má svoju vlastnú komfortnú izbovú teplotu. Niektorí ľudia majú radi, keď je v miestnosti veľmi teplo, iní sa cítia príjemne, keď je v miestnosti chladno - všetko je dosť individuálne

Pokiaľ ide o obytné priestory: byty, súkromné ​​domy, nehnuteľnosti atď., Existujú určité teplotné rozsahy, ktoré je možné upraviť v závislosti od želaní obyvateľov.

A predsa pre konkrétne priestory bytu a domu máme:

• 20 až 22 °C - obývacia izba vrátane detskej izby, tolerancia ±2°С -
• 19 až 21 °C — kuchyňa, toaleta, tolerancia ±2°С;
• 24 až 26 °C — kúpeľňa, sprcha, bazén, tolerancia ±1°С;
• 16 až 18 °C — chodby, chodby, schodiská, sklady, tolerancia +3°C

Je dôležité poznamenať, že existuje niekoľko ďalších základných parametrov, ktoré ovplyvňujú teplotu v miestnosti a na ktoré sa musíte zamerať pri výpočte vykurovacieho systému: vlhkosť (40-60%), koncentrácia kyslíka a oxidu uhličitého vo vzduchu ( 250:1), rýchlosť pohybu vzduchu hmotnosť (0,13-0,25 m/s) atď.

Výpočet tepelných strát v dome

Podľa druhého zákona termodynamiky (školskej fyziky) nedochádza k samovoľnému prenosu energie z menej vyhrievaných na viac vyhrievané mini- alebo makroobjekty. Špeciálnym prípadom tohto zákona je „snaha“ o vytvorenie teplotnej rovnováhy medzi dvoma termodynamickými systémami.

Napríklad prvým systémom je prostredie s teplotou -20°C, druhým systémom je budova s ​​vnútornou teplotou +20°C. Podľa vyššie uvedeného zákona sa tieto dva systémy budú snažiť o rovnováhu prostredníctvom výmeny energie. Stane sa tak pomocou tepelných strát z druhého systému a chladenia v prvom.

Určite môžeme povedať, že teplota okolia závisí od zemepisnej šírky, v ktorej sa súkromný dom nachádza. A teplotný rozdiel ovplyvňuje množstvo úniku tepla z budovy (+)

Tepelná strata znamená nedobrovoľné uvoľnenie tepla (energie) z nejakého objektu (dom, byt). V prípade bežného bytu nie je tento proces taký „pozorovateľný“ v porovnaní so súkromným domom, pretože byt sa nachádza vo vnútri budovy a „susedí“ s inými bytmi.

V súkromnom dome uniká teplo v tej či onej miere cez vonkajšie steny, podlahu, strechu, okná a dvere.

Pri znalosti množstva tepelných strát pre najnepriaznivejšie poveternostné podmienky a charakteristiky týchto podmienok je možné vypočítať výkon vykurovacieho systému s vysokou presnosťou.

Objem úniku tepla z budovy sa teda vypočíta podľa nasledujúceho vzorca:

Q=Q_poschodie+Q_stena+Q_okno+Q_strecha+Q_dvere+…+Q_i, Kde

Qi — objem tepelných strát z homogénneho typu plášťa budovy.

Každá zložka vzorca sa vypočíta podľa vzorca:

Q=S*∆T/R, Kde

• Q – únik tepla, V;
• S – plocha špecifického typu stavby, m2. m;
• ∆T – rozdiel teplôt okolitého a vnútorného vzduchu, °C;
• R – tepelný odpor určitého typu konštrukcie, m²*°C/W.

Samotnú hodnotu tepelného odporu pre reálne existujúce materiály sa odporúča prevziať z pomocných tabuliek.

Okrem toho je možné získať tepelný odpor pomocou nasledujúceho vzťahu:

R = d/k, Kde

• R - tepelný odpor, (m²*K)/W;
• k – súčiniteľ tepelnej vodivosti materiálu, W/(m²*TO);
• d – hrúbka tohto materiálu, m.

V starých domoch s vlhkými strešnými konštrukciami dochádza k únikom tepla cez hornú časť budovy, a to cez strechu a podkrovie. Vykonávanie činností na izolácia stropu alebo tepelná izolácia strechy podkrovia vyriešiť tento problém.

Ak zateplíte podkrovný priestor a strechu, celkové tepelné straty z domu sa môžu výrazne znížiť

Existuje niekoľko ďalších typov tepelných strát v dome cez trhliny v konštrukciách, ventilačné systémy, kuchynské digestory a otváranie okien a dverí. Nemá však zmysel brať do úvahy ich objem, pretože tvoria najviac 5 % z celkového počtu hlavných únikov tepla.

Stanovenie výkonu kotla

Na udržanie teplotného rozdielu medzi prostredím a teplotou vo vnútri domu je potrebný autonómny vykurovací systém, ktorý udržuje požadovanú teplotu v každej miestnosti súkromného domu.

Vykurovací systém je založený na rôznych typy kotlov: kvapalné alebo tuhé palivo, elektrické alebo plynové.

Kotol je centrálna jednotka vykurovacieho systému, ktorá vyrába teplo. Hlavnou charakteristikou kotla je jeho výkon, a to rýchlosť premeny množstva tepla za jednotku času.

Po výpočte vykurovacieho zaťaženia získame požadovaný menovitý výkon kotla.

Pre bežný viacizbový byt sa výkon kotla vypočíta podľa plochy a špecifického výkonu:

R_kotol=(S_priestorov*R_špecifické)/10, Kde

• S_priestorov - celková plocha vykurovanej miestnosti;
• R_špecifické — špecifický výkon vzhľadom na klimatické podmienky.

Tento vzorec však nezohľadňuje tepelné straty, ktoré sú v súkromnom dome dostatočné.

Existuje ďalší pomer, ktorý zohľadňuje tento parameter:

R_kotol=(Q_straty*S)/100, Kde

• R_kotol - výkon kotla;
• Q_straty - Tepelné straty;
• S - vyhrievaná plocha.

Je potrebné zvýšiť konštrukčný výkon kotla. Rezerva je potrebná, ak plánujete kotol využívať na ohrev vody pre kúpeľňu a kuchyňu.

Vo väčšine vykurovacích systémov súkromných domov sa odporúča použiť expanznú nádrž, v ktorej bude uložený prívod chladiacej kvapaliny. Každý súkromný dom potrebuje zásobovanie teplou vodou

Aby sa zabezpečila výkonová rezerva kotla, musí sa k poslednému vzorcu pridať bezpečnostný faktor K:

R_kotol=(Q_straty*S*K)/100, Kde

TO — bude sa rovnať 1,25, to znamená, že konštrukčný výkon kotla sa zvýši o 25%.

Výkon kotla teda umožňuje udržiavať štandardnú teplotu vzduchu v miestnostiach budovy, ako aj mať počiatočný a dodatočný objem teplej vody v dome.

Vlastnosti výberu radiátorov

Štandardné komponenty na zabezpečenie tepla v miestnosti sú radiátory, panely, podlahové vykurovacie systémy, konvektory atď.Najbežnejšou súčasťou vykurovacieho systému sú radiátory.

Tepelný žiarič je špeciálna dutá modulárna konštrukcia vyrobená zo zliatiny s vysokým odvodom tepla. Vyrába sa z ocele, hliníka, liatiny, keramiky a iných zliatin. Princíp činnosti vykurovacieho telesa je redukovaný na vyžarovanie energie z chladiacej kvapaliny do priestoru miestnosti cez „okvetné lístky“.

Hliníkový a bimetalový radiátor nahradil masívne liatinové batérie. Jednoduchosť výroby, vysoký prenos tepla, úspešný dizajn a dizajn urobili z tohto produktu obľúbený a rozšírený nástroj na sálanie tepla v interiéri

Spôsobov je viacero výpočty vykurovacích radiátorov v izbe. Nižšie uvedený zoznam metód je zoradený podľa zvyšovania presnosti výpočtu.

Možnosti výpočtu:

1. Podľa oblasti. N=(S*100)/C, kde N je počet sekcií, S je plocha miestnosti (m²), C - prenos tepla jednej časti radiátora (W, prevzaté z pasu alebo certifikátu pre výrobok), 100 W - množstvo tepelného toku, ktorý je potrebný na ohrev 1 m² (empirická hodnota). Vzniká otázka: ako vziať do úvahy výšku stropu miestnosti?
2. Podľa objemu. N=(S*H*41)/C, kde N, S, C sú podobné. H - výška miestnosti, 41 W - množstvo tepelného toku potrebného na vykúrenie 1 m³ (empirická hodnota).
3. Podľa šance. N=(100*S*k1*k2*k3*k4*k5*k6*k7)/C, kde N, S, C a 100 sú rovnaké. k1 - berúc do úvahy počet komôr v okne s dvojitým zasklením miestnosti, k2 - tepelná izolácia stien, k3 - pomer plochy okna k ploche miestnosti, k4 - priemerná teplota pod nulou v najchladnejšom zimnom týždni, k5 - počet vonkajších stien miestnosti (ktoré „presahujú“ do ulice), k6 - typ miestnosti nad nimi, k7 - výška stropu.

Toto je najpresnejšia možnosť výpočtu počtu sekcií. Prirodzene, zlomkové výsledky výpočtov sú vždy zaokrúhlené na najbližšie celé číslo.

Hydraulický výpočet zásobovania vodou

Samozrejme, „obraz“ výpočtu tepla na vykurovanie nemôže byť úplný bez výpočtu takých charakteristík, ako je objem a rýchlosť chladiacej kvapaliny. Vo väčšine prípadov je chladivom obyčajná voda v kvapalnom alebo plynnom stave agregátu.

Odporúča sa vypočítať skutočný objem chladiacej kvapaliny súčtom všetkých dutín vo vykurovacom systéme. Pri použití jednokruhového kotla je to najlepšia možnosť. Pri použití dvojokruhových kotlov vo vykurovacom systéme je potrebné vziať do úvahy spotrebu teplej vody na hygienické a iné domáce účely

Výpočet objemu vody ohriatej dvojokruhovým kotlom na zásobovanie obyvateľov teplou vodou a ohrev chladiacej kvapaliny sa robí súčtom vnútorného objemu vykurovacieho okruhu a skutočných potrieb užívateľov na ohriatu vodu.

Objem teplej vody vo vykurovacom systéme sa vypočíta podľa vzorca:

W=k*P, Kde

• W - objem chladiacej kvapaliny;
• P — výkon vykurovacieho kotla;
• k - účinník (počet litrov na jednotku výkonu, rovný 13,5, rozsah - 10-15 litrov).

Výsledkom je, že konečný vzorec vyzerá takto:

W = 13,5*P

Rýchlosť chladiacej kvapaliny je konečné dynamické hodnotenie vykurovacieho systému, ktoré charakterizuje rýchlosť cirkulácie kvapaliny v systéme.

Táto hodnota pomáha vyhodnotiť typ a priemer potrubia:

V=(0,86*P*μ)/∆T, Kde

• P - výkon kotla;
• μ — účinnosť kotla;
• ∆T - teplotný rozdiel medzi prívodnou a vratnou vodou.

Pomocou vyššie uvedených metód hydraulický výpočet, bude možné získať reálne parametre, ktoré sú „základom“ budúceho vykurovacieho systému.

Príklad tepelného výpočtu

Ako príklad tepelného výpočtu máme obyčajný 1-poschodový dom so štyrmi obytnými miestnosťami, kuchyňou, kúpeľňou, „zimnou záhradou“ a technickými miestnosťami.

Základ tvorí monolitická železobetónová doska (20 cm), obvodové steny sú betónové (25 cm) s omietkou, strecha je z drevených trámov, strecha je plechová škridla a minerálna vlna (10 cm)

Označme počiatočné parametre domu potrebné pre výpočty.

Rozmery budovy:

• výška podlahy - 3 m;
• malé okienko na prednej a zadnej strane budovy 1470*1420 mm;
• veľké fasádne okno 2080*1420 mm;
• vchodové dvere 2000*900 mm;
• zadné dvere (výstup na terasu) 2000*1400 (700 + 700) mm.

Celková šírka objektu je 9,5 m², dĺžka 16 m². Vykurované budú len obytné miestnosti (4 bytové jednotky), kúpeľňa a kuchyňa.

Pre presný výpočet tepelných strát na stenách je potrebné odpočítať plochu všetkých okien a dverí od plochy vonkajších stien - ide o úplne iný typ materiálu s vlastným tepelným odporom

Začneme výpočtom plôch homogénnych materiálov:

• podlahová plocha - 152 m²;
• plocha strechy - 180 m² , s prihliadnutím na výšku atiky je 1,3 m a šírka väznice je 4 m;
• plocha okna - 3*1,47*1,42+2,08*1,42=9,22 m²;
• plocha dverí - 2*0,9+2*2*1,4=7,4 m².

Plocha vonkajších stien bude 51*3-9,22-7,4=136,38 m².

Prejdime k výpočtu tepelných strát pre každý materiál:

• Q_poschodie=S*∆T*k/d=152*20*0,2/1,7=357,65 W;
• Q_strecha=180*40*0,1/0,05=14400 W;
• Q_okno=9,22*40*0,36/0,5=265,54 W;
• Q_dvere=7,4*40*0,15/0,75=59,2 W;

A tiež Q_stena ekvivalent 136,38*40*0,25/0,3=4546. Súčet všetkých tepelných strát bude 19628,4 W.

V dôsledku toho vypočítame výkon kotla: P_kotol=Q_straty*S_{vykurovacie_miestnosti}*K/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 kW.

Vypočítame počet článkov radiátora pre jednu z miestností. Pre všetky ostatné sú výpočty podobné. Napríklad rohová miestnosť (vľavo, dolný roh schémy) má rozlohu 10,4 m2.

To znamená N=(100*k1*k2*k3*k4*k5*k6*k7)/C=(100*10,4*1,0*1,0*0,9*1,3*1,2*1,0*1,05)/180=8,5176=9.

Táto miestnosť vyžaduje 9 sekcií vykurovacieho radiátora s tepelným výkonom 180 W.

Prejdime k výpočtu množstva chladiacej kvapaliny v systéme - W=13,5*P=13,5*21=283,5 l. To znamená, že rýchlosť chladiacej kvapaliny bude: V=(0,86*P*μ)/∆T=(0,86*21000*0,9)/20=812,7 l.

Výsledkom je, že úplný obrat celého objemu chladiacej kvapaliny v systéme bude ekvivalentný 2,87-krát za hodinu.

Výber článkov o tepelných výpočtoch vám pomôže určiť presné parametre prvkov vykurovacieho systému:

1. Výpočet vykurovacieho systému súkromného domu: pravidlá a príklady výpočtu
2. Tepelnotechnický výpočet budovy: špecifiká a vzorce na vykonávanie výpočtov + praktické príklady

Závery a užitočné video na túto tému

Jednoduchý výpočet vykurovacieho systému pre súkromný dom je uvedený v nasledujúcom prehľade:

Všetky jemnosti a všeobecne akceptované metódy na výpočet tepelných strát budovy sú uvedené nižšie:

Ďalšia možnosť na výpočet únikov tepla v typickom súkromnom dome:

Toto video popisuje vlastnosti obehu nosičov energie na vykurovanie domu:

Tepelný výpočet vykurovacieho systému má individuálny charakter a musí sa vykonávať kompetentne a starostlivo. Čím presnejšie sú výpočty vykonané, tým menej budú musieť majitelia vidieckeho domu počas prevádzky preplatiť.

Máte skúsenosti s tepelnými výpočtami vykurovacieho systému? Alebo máte ešte otázky k téme? Podeľte sa o svoj názor a zanechajte komentáre. Blok spätnej väzby sa nachádza nižšie.