Termisk beregning av et varmesystem: hvordan du beregner belastningen på et system korrekt

Prosjektering og termisk beregning av varmesystemet er et obligatorisk stadium i å arrangere hjemmevarme. Hovedoppgaven til databehandlingsaktivitetene er å bestemme de optimale parametrene til kjelen og radiatoranlegget.

Enig, ved første øyekast kan det se ut som om bare en ingeniør kan utføre en varmeteknisk beregning. Imidlertid er ikke alt så komplisert. Når du kjenner til handlingsalgoritmen, vil det vise seg å utføre de nødvendige beregningene uavhengig.

Artikkelen beskriver i detalj beregningsprosedyren og inneholder alle nødvendige formler. For en bedre forståelse har vi utarbeidet et eksempel på termisk beregning for et privat hus.

Termisk beregning av oppvarming: generell orden

Den klassiske termiske beregningen av varmesystemet er et konsolidert teknisk dokument, som inkluderer obligatoriske fasede standardberegningsmetoder.

Men før du studerer disse beregningene av hovedparametrene, må du ta stilling til konseptet med selve varmesystemet.

Varmesystemet er preget av tvungen tilførsel og ufrivillig fjerning av varme i rommet.

Hovedoppgavene for beregning og utforming av varmesystemet:

• best pålitelig bestemme varmetap;
• bestemme mengden og betingelsene for bruk av kjølevæsken;
• velg elementene generering, forskyvning og varmeoverføring så presist som mulig.

Under bygging varmesystemer Det er nødvendig å samle inn en rekke data om rommet / bygningen der varmesystemet skal brukes. Etter å ha utført beregningen av de termiske parametrene til systemet, analyser resultatene av aritmetiske operasjoner.

Basert på innhentede data velges komponentene i varmesystemet med påfølgende kjøp, installasjon og idriftsettelse.

Oppvarming er et multikomponentsystem for å sikre det godkjente temperaturregimet i et rom / bygning. Det er en egen del av kommunikasjonskomplekset i en moderne bolig

Det er bemerkelsesverdig at den spesifiserte metoden for termisk beregning lar deg beregne nøyaktig et stort antall mengder som spesifikt beskriver det fremtidige varmesystemet.

Som et resultat av termisk beregning vil følgende informasjon være tilgjengelig:

• antall varmetap, kjelekraft;
• antall og type varme radiatorer for hvert rom separat;
• hydrauliske kjennetegn på rørledningen;
• volum, kjølevæskehastighet, varmepumpekraft.

Termisk beregning er ikke en teoretisk oversikt, men ganske nøyaktige og fornuftige resultater, som anbefales å brukes i praksis når du velger komponenter i et varmesystem.

Romtemperaturstandarder

Før du foretar beregninger av systemparametrene, er det minimum nødvendig å kjenne rekkefølgen på de forventede resultatene, samt å ha standardiserte egenskaper for noen tabellmengder som må erstattes i formlene eller orienteres på dem.

Ved å utføre parameterberegninger med slike konstanter, kan du være sikker på påliteligheten til den ønskede dynamiske eller konstante systemparameteren.

For lokaler av forskjellige formål er det referansestandarder for temperaturforhold i bolig- og ikke-boliglokaler. Disse standardene er nedfelt i den såkalte GOST

For et varmesystem er en av disse globale parametrene romtemperaturen, som skal være konstant uansett årstid eller miljøforhold.

I henhold til forskriftene til sanitærstandarder og forskrifter er det temperaturforskjeller i forhold til sommer- og vinterperioder på året. Klimaanlegget er ansvarlig for temperaturen i rommet i sommersesongen, prinsippet for beregningen er beskrevet i detalj i denne artikkelen.

Men romtemperaturen om vinteren leveres av varmesystemet. Derfor er vi interessert i temperaturområder og deres toleranser for avvik for vintersesongen.

De fleste forskriftsdokumenter spesifiserer følgende temperaturområder, som lar en person være komfortabel i et rom.

For kontorlokaler til ikke-boligområder opp til 100 moh²:

• 22-24 ° C - optimal lufttemperatur;
• 1 ° C - tillatt svingning.

For lokaler med kontortype med et areal på mer enn 100 moh² temperaturen er 21-23 ° C. For lokaler av industriell type ikke-private, varierer temperaturområdene veldig avhengig av formålet med rommet og de etablerte arbeidsbeskyttelsesstandardene.

Komfortabel romtemperatur for hver person er "egen."Noen liker å være veldig varme i rommet, noen komfortable når rommet er kult - det hele er ganske individuelt

Når det gjelder boliglokaler: leiligheter, private hus, eiendommer osv., Er det visse temperaturområder som kan justeres avhengig av innbyggernes ønsker.

Og likevel har vi for bestemte rom i en leilighet og et hus:

• 20-22 ° C - bolig, inkludert barnerom, toleranse ± 2 ° С -
• 19-21 ° C - kjøkken, toalett, toleranse ± 2 ° C;
• 24-26 ° C - badekar, dusj, basseng, toleranse ± 1 ° C;
• 16-18 ° C - korridorer, korridorer, trapperom, pantries, toleranse + 3 ° C

Det er viktig å merke seg at det er flere mer grunnleggende parametere som påvirker temperaturen i rommet og som du må fokusere på når du beregner varmesystemet: fuktighet (40-60%), konsentrasjonen av oksygen og karbondioksid i luften (250: 1), lufthastighet masser (0,13-0,25 m / s), etc.

Beregning av varmetap i huset

I henhold til den andre loven om termodynamikk (skolefysikk) er det ingen spontan overføring av energi fra mindre oppvarmede til mer oppvarmede mini- eller makroobjekter. Et spesielt tilfelle av denne loven er "ønsket" om å skape temperaturbalanse mellom to termodynamiske systemer.

For eksempel er det første systemet et miljø med en temperatur på -20 ° C, det andre systemet er en bygning med en indre temperatur på + 20 ° C. I henhold til ovennevnte lov vil disse to systemene søke å balansere gjennom utveksling av energi. Dette vil skje ved varmetap fra det andre systemet og avkjøling i det første.

Vi kan definitivt si at omgivelsestemperaturen avhenger av breddegraden som det private huset ligger i. Og temperaturforskjellen påvirker mengden varmelekkasje fra bygningen (+)

Med varmetap menes ufrivillig frigjøring av varme (energi) fra en bestemt gjenstand (hus, leilighet). For en vanlig leilighet er denne prosessen ikke så "merkbar" i sammenligning med et privat hus, siden leiligheten ligger inne i bygningen og ligger "ved siden av" andre leiligheter.

I et privat hus gjennom ytterveggene, gulvet, taket, vinduer og dører, i en eller annen grad, "forlater" varmen.

Når du kjenner til varmetapet for de mest ugunstige værforholdene og egenskapene til disse forholdene, er det mulig å beregne kraften til varmesystemet med høy nøyaktighet.

Så volumet av varmelekkasje fra bygningen beregnes ved følgende formel:

Q = Q_etasje+ Sp_veggen+ Sp_vinduet+ Sp_taket+ Sp_døren+ ... + Sp_jeghvor

Qi - mengden varmetap fra det ensartede utseendet til bygningens skall.

Hver komponent av formelen beregnes med formelen:

Q = S * ΔT / Rhvor

• Q - varmelekkasje, V;
• S - areal av en bestemt type struktur, kvm. m;
• AT - forskjellen i omgivelsestemperatur og innetemperatur, ° C;
• R - termisk motstand av en viss type struktur, m²* ° C / W.

Verdien av termisk motstand for ekte materialer anbefales å tas fra hjelpetabeller.

I tillegg kan termisk motstand oppnås ved å bruke følgende forhold:

R = d / khvor

• R - termisk motstand, (m²* K) / W;
• k - termisk ledningsevne for materialet, W / (m²* K);
• d - tykkelsen på dette materialet, m

I gamle hus med en fuktig takkonstruksjon oppstår varmelekkasje gjennom den øvre delen av bygningen, nemlig gjennom tak og loft. Gjennomføre arrangementer for takisolering eller loftsisolasjon løse dette problemet.

Hvis du isolerer loftet og taket, kan det totale varmetapet fra huset reduseres betydelig

I huset er det flere flere typer varmetap gjennom sprekker i konstruksjonene, ventilasjonsanlegg, komfyrerhet, åpningsvinduer og dører. Men å ta hensyn til volumet deres er ikke fornuftig, siden de ikke utgjør mer enn 5% av det totale antall store varmelekkasjer.

Bestemmelse av kjelekraften

For å opprettholde temperaturforskjellen mellom miljøet og temperaturen inne i huset, trengs et uavhengig varmesystem som opprettholder ønsket temperatur i hvert rom i et privat hus.

Grunnlaget for varmesystemet er forskjellig typer kjeler: flytende eller fast brensel, elektrisk eller gass.

Kjelen er den sentrale enheten i varmesystemet som genererer varme. Kjelekraften til kjelen er dens kraft, nemlig konverteringsfrekvensen er mengden varme per tidsenhet.

Etter å ha beregnet varmelasten for oppvarming, oppnår vi den nødvendige nominelle kjeleeffekten.

For en vanlig leilighet med flere rom beregnes kjelkraften gjennom området og spesifikk kraft:

P_kjele= (S_rom* P_spesifikke)/10hvor

• S_rom - totalareal på det oppvarmede rommet;
• P_udellnaya - spesifikk kraft i forhold til klimatiske forhold.

Men denne formelen tar ikke hensyn til varmetapet, som er nok i et privat hus.

Det er et annet forhold som tar hensyn til denne parameteren:

P_kjele= (Q_tap* S) / 100hvor

• P_kjele - kjelekraft;
• Q_tap - varmetap;
• S - oppvarmet område.

Kjelens nominelle kapasitet må økes. En reserve er nødvendig hvis det er planlagt å bruke en kjele til å varme opp vann til badet og kjøkkenet.

I de fleste varmesystemer i private hus anbefales det at du bruker en ekspansjonstank der tilførselen av kjølevæske vil bli lagret. Hvert privat hjem trenger varmt vann

For å sørge for kjelekraftreserven i den siste formelen, er det nødvendig å legge til sikkerhetsfaktoren K:

P_kjele= (Q_tap* S * K) / 100hvor

K - det vil være lik 1,25, det vil si designkapasiteten til kjelen økes med 25%.

Kjelekapasiteten gir dermed muligheten til å opprettholde standard lufttemperatur i rommene i bygningen, samt å ha et innledende og ekstra volum varmt vann i huset.

Funksjoner ved utvalg av radiatorer

Standard komponenter for å gi varme i et rom er radiatorer, paneler, gulvvarmesystemer, konvektorer, etc. De vanligste delene av et varmesystem er radiatorer.

En varmestraler er en spesiell hul konstruksjon av en modulær type laget av legering med høy varmeavledning. Den er laget av stål, aluminium, støpejern, keramikk og andre legeringer. Prinsippet om drift av varmeapparatet reduseres til utslipp av energi fra kjølevæsken til rommet i rommet gjennom "kronbladene".

Aluminium og bimetal varme radiator erstattet massive støpejernsbatterier. Brukervennlighet, høy varmeavledning, vellykket konstruksjon og design gjorde dette produktet til et populært og utbredt verktøy for utstråling av varme i et rom.

Det er flere teknikker beregning av varme radiatorer i rommet. Følgende liste over metoder er sortert i rekkefølge for å øke nøyaktigheten.

Beregningsalternativer:

1. Etter område. N = (S * 100) / C, hvor N er antall seksjoner, S er rommet i rommet (m²), C - varmeoverføring fra en seksjon av radiatoren (W, hentet fra pass eller produktsertifikat), 100 W - mengden varmestrøm som er nødvendig for oppvarming 1 m² (empirisk verdi). Spørsmålet oppstår: hvordan ta hensyn til høyden på taket i rommet?
2. Etter volum. N = (S * H ​​* 41) / C, hvor N, S, C er lik. N - romhøyde, 41 W - mengden varmestrøm, som er nødvendig for å varme opp 1 m³ (empirisk verdi).
3. I følge koeffisientene. N = (100 * S * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C, hvor N, S, C og 100 er like. k1 - tar hensyn til antall kameraer i et dobbeltvindu i et roms vindu, k2 - varmeisolering av vegger, k3 - forholdet mellom vindusarealet og rommet, k4 - gjennomsnittlig minus temperatur i den kaldeste uken om vinteren, k5 - antall yttervegger i rommet (som "går ut" på gaten), k6 - type rom på toppen, k7 - takhøyde.

Dette er det mest nøyaktige alternativet for beregning av antall seksjoner. Naturligvis blir brøkresultatene fra beregninger alltid avrundet til neste heltall.

Hydraulisk beregning av vannforsyning

Selvfølgelig kan ikke "bildet" av beregning av varme for oppvarming være fullstendig uten å beregne egenskaper som volum og hastighet på kjølevæsken.I de fleste tilfeller er kjølevæsken vanlig vann i en flytende eller gassformig aggregeringstilstand.

Det anbefales å beregne det faktiske volumet av kjølevæsken ved å summere alle hulrommene i varmesystemet. Når du bruker en-kretsskjel, er dette det beste alternativet. Når du bruker dobbeltkretskjeler i varmesystemet, er det nødvendig å ta med kostnadene til varmt vann til hygieniske og andre husholdningsformål

Beregning av volumet av vann som er oppvarmet av en dobbelkretskjele for å gi beboerne varmt vann og varme av kjølevæsken, gjøres ved å summere det indre volumet til varmekretsen og de faktiske behovene til brukerne i oppvarmet vann.

Volumet av varmt vann i varmesystemet beregnes med formelen:

W = k * Phvor

• W - volumet av varmebærer;
• P - kraft til varmekjelen;
• k - effektfaktor (antall liter per effektenhet er 13,5, rekkevidden er 10-15 liter).

Som et resultat ser den endelige formelen slik ut:

W = 13,5 * P

Kjølevæskets hastighet er den endelige dynamiske vurderingen av varmesystemet, som kjennetegner hastigheten på væskesirkulasjonen i systemet.

Denne verdien hjelper til med å evaluere typen og diameteren på rørledningen:

V = (0,86 * P * μ) / ΔThvor

• P - kjelekraft;
• μ - kjeleeffektivitet;
• AT - temperaturforskjell mellom det tilførte vannet og returvannet.

Ved bruk av de foregående metoder hydraulisk beregning, vil det være mulig å skaffe reelle parametere, som er grunnlaget for det fremtidige varmesystemet.

Eksempel på termisk beregning

Som et eksempel på varmeberegning er det et vanlig 1-etasjes hus med fire stuer, et kjøkken, et bad, en "vinterhage" og vaskerom.

Fundamentet er laget av monolitisk armert betongplate (20 cm), ytterveggene er betong (25 cm) med gips, taket er dekket med trebjelker, taket er metallfliser og mineralull (10 cm)

Angi husets innledende parametere, nødvendige for beregningene.

Dimensjoner på bygningen:

• gulvhøyde - 3 m;
• et lite vindu foran og bak på bygningen 1470 * 1420 mm;
• stort vindu på fasaden 2080 * 1420 mm;
• inngangsdører 2000 * 900 mm;
• bakdører (utgang til terrasse) 2000 * 1400 (700 + 700) mm.

Total bredde på bygningen 9,5 moh², lengde 16 moh². Bare stuer (4 stk.), Bad og kjøkken vil bli oppvarmet.

For å beregne varmetapet på veggene nøyaktig fra området til ytterveggene, må du trekke fra området til alle vinduer og dører - dette er en helt annen type materiale med sin termiske motstand

Vi starter med å beregne områdene med homogene materialer:

• gulvareal - 152 moh²;
• takareal - 180 moh² med tanke på høyden på loftet 1,3 m og bredden på løpet - 4 m;
• vindusareal - 3 * 1,47 * 1,42 + 2,08 * 1,42 = 9,22 moh²;
• dørareal - 2 * 0,9 + 2 * 2 * 1,4 = 7,4 m².

Ytterveggene vil være 51 * 3-9,22-7,4 = 136,38 m².

Vi går videre til beregningen av varmetap på hvert materiale:

• Q_etasje= S * ΔT * k / d = 152 * 20 * 0,2 / 1,7 = 357,65 W;
• Q_taket= 180 * 40 * 0,1 / 0,05 = 14400 W;
• Q_vinduet= 9,22 * 40 * 0,36 / 0,5 = 265,54 W;
• Q_døren= 7,4 * 40 * 0,15 / 0,75 = 59,2 W;

I tillegg til Q_veggen tilsvarer 136,38 * 40 * 0,25 / 0,3 = 4546. Summen av alle varmetap vil være 19628,4 watt.

Som et resultat beregner vi kraften til kjelen: P_kjele= Q_tap* S_{otapliv_komnat}* 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.

Vi vil beregne antall seksjoner radiatorer for et av rommene. For alle andre er beregningene like. For eksempel er hjørnerommet (venstre, nedre hjørne av diagrammet) 10,4 m2.

Derfor er 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.

For dette rommet er det behov for 9 seksjoner av en varmestraler med varmeoverføring på 180 watt.

Vi henvender oss til beregningen av mengden kjølevæske i systemet - W = 13,5 * P = 13,5 * 21 = 283,5 liter. Så kjølemiddelhastigheten vil være: V = (0,86 * P * μ) / ∆T = (0,86 * 21000 * 0,9) /20=812,7 l.

Som et resultat vil en full revolusjon av det totale volumet av kjølevæske i systemet tilsvarer 2,87 ganger på en time.

Et utvalg artikler om termisk beregning vil bidra til å bestemme de nøyaktige parametrene til elementene i varmesystemet:

1. Beregning av varmesystemet til et privat hus: regler og eksempler på beregning
2. Termoteknisk beregning av en bygning: spesifikasjoner og formler for utførelse av beregninger + praktiske eksempler

Konklusjoner og nyttig video om emnet

En enkel beregning av varmesystemet for et privat hus presenteres i følgende gjennomgang:

Alle finesser og godkjente metoder for beregning av varmetapet til en bygning er vist nedenfor:

Et annet alternativ for å beregne varmelekkasjer i et typisk privat hus:

Denne videoen snakker om funksjonene i sirkulasjonen til en energibærer for å varme opp et hjem:

Den termiske beregningen av varmesystemet er individuell, den må gjøres riktig og nøyaktig. Jo mer nøyaktige beregningene vil bli gjort, jo mindre vil du måtte betale for mye for eierne av et landsted under drift.

Har du erfaring med å utføre termisk beregning av varmesystemet? Eller har spørsmål om emnet? Del din mening og legg igjen kommentarer. Tilbakemeldingsblokken ligger nedenfor.