Šildymo sistemos terminis skaičiavimas: kaip teisingai apskaičiuoti sistemos apkrovą

Šildymo sistemos projektavimas ir šiluminis skaičiavimas yra privalomas etapas organizuojant namų šildymą.Pagrindinis skaičiavimo veiklos uždavinys – nustatyti optimalius katilo ir radiatorių sistemos parametrus.

Sutikite, iš pirmo žvilgsnio gali atrodyti, kad šilumos inžinerinius skaičiavimus gali atlikti tik inžinierius. Tačiau ne viskas taip sudėtinga. Žinodami veiksmų algoritmą, galėsite savarankiškai atlikti reikiamus skaičiavimus.

Straipsnyje išsamiai aprašoma skaičiavimo procedūra ir pateikiamos visos reikalingos formulės. Kad būtų geriau suprasti, parengėme privataus namo šiluminio skaičiavimo pavyzdį.

Šildymo šiluminis skaičiavimas: bendra tvarka

Klasikinis šildymo sistemos šiluminis skaičiavimas yra konsoliduotas techninis dokumentas, kuriame pateikiami privalomi nuoseklūs standartiniai skaičiavimo metodai.

Tačiau prieš studijuodami šiuos pagrindinių parametrų skaičiavimus, turite nuspręsti dėl pačios šildymo sistemos koncepcijos.

Šildymo sistemai būdingas priverstinis tiekimas ir nevalingas šilumos pašalinimas į patalpą.

Pagrindiniai šildymo sistemos skaičiavimo ir projektavimo uždaviniai:

• patikimiausiai nustato šilumos nuostolius;
• nustatyti aušinimo skysčio kiekį ir naudojimo sąlygas;
• kuo tiksliau parinkti generavimo, judėjimo ir šilumos perdavimo elementus.

Statybos metu šildymo sistemos Būtina iš pradžių rinkti įvairius duomenis apie patalpą/pastatą, kuriame bus naudojama šildymo sistema. Apskaičiavę sistemos šiluminius parametrus, išanalizuokite aritmetinių operacijų rezultatus.

Pagal gautus duomenis parenkami šildymo sistemos komponentai, o po to atliekamas pirkimas, montavimas ir paleidimas.

Šildymas – tai daugiakomponentė sistema, užtikrinanti patvirtintą temperatūros režimą patalpoje/pastate.Tai atskira modernių gyvenamųjų patalpų komunikacijų komplekso dalis

Pastebėtina, kad šis šiluminio skaičiavimo metodas leidžia gana tiksliai apskaičiuoti daugybę dydžių, konkrečiai apibūdinančių būsimą šildymo sistemą.

Atlikus šiluminį skaičiavimą, bus galima gauti šią informaciją:

• šilumos nuostolių skaičius, katilo galia;
• termo radiatorių skaičius ir tipas kiekvienam kambariui atskirai;
• dujotiekio hidraulinės charakteristikos;
• tūris, aušinimo skysčio greitis, šilumos siurblio galia.

Šiluminiai skaičiavimai yra ne teoriniai eskizai, o tikslūs ir pagrįsti rezultatai, kuriuos rekomenduojama naudoti praktiškai renkantis šildymo sistemos komponentus.

Kambario temperatūros sąlygų standartai

Prieš atliekant bet kokius sistemos parametrų skaičiavimus, būtina žinoti bent jau laukiamų rezultatų eiliškumą, taip pat turėti standartizuotas kai kurių lentelių verčių charakteristikas, kurias reikia pakeisti formulėmis arba jomis vadovautis. .

Skaičiuodami parametrus su tokiomis konstantomis galite būti tikri dėl pageidaujamo dinaminio ar pastovaus sistemos parametro patikimumo.

Įvairios paskirties patalpoms yra taikomi temperatūros sąlygų gyvenamosiose ir negyvenamosiose patalpose etaloniniai standartai. Šie standartai yra įtvirtinti vadinamuosiuose GOST

Šildymo sistemai vienas iš šių visuotinių parametrų yra kambario temperatūra, kuri turi būti pastovi, nepriklausomai nuo sezono ir aplinkos sąlygų.

Remiantis sanitarinių standartų ir taisyklių nuostatomis, yra temperatūros skirtumų, palyginti su metų vasaros ir žiemos laikotarpiais.Oro kondicionavimo sistema yra atsakinga už kambario temperatūros režimą vasaros sezono metu, jos skaičiavimo principas yra išsamiai aprašytas Šis straipsnis.

Bet kambario temperatūrą žiemą užtikrina šildymo sistema. Todėl mus domina temperatūros diapazonai ir jų nuokrypių tolerancijos žiemos sezonui.

Daugumoje norminių dokumentų yra numatyti šie temperatūros diapazonai, leidžiantys žmogui patogiai gyventi patalpoje.

Negyvenamoms biuro patalpoms, kurių plotas iki 100 m²:

• 22-24°C - optimali oro temperatūra;
• 1°C — leistinas svyravimas.

Biuro patalpoms, kurių plotas didesnis nei 100 m² temperatūra 21-23°C. Negyvenamoms pramoninėms patalpoms temperatūros diapazonai labai skiriasi priklausomai nuo patalpos paskirties ir nustatytų darbo apsaugos standartų.

Kiekvienas žmogus turi savo patogią kambario temperatūrą. Kai kuriems žmonėms patinka, kai kambaryje labai šilta, kiti jaučiasi patogiai, kai kambaryje vėsu – viskas gana individualu

Kalbant apie gyvenamąsias patalpas: butus, privačius namus, valdas ir pan., yra tam tikri temperatūrų diapazonai, kuriuos galima reguliuoti pagal gyventojų pageidavimus.

Ir vis dėlto konkrečioms buto ir namo patalpoms turime:

• 20-22°С - svetainė, įskaitant vaikų kambarį, paklaida ±2°С -
• 19-21°С — virtuvė, tualetas, paklaida ±2°С;
• 24-26°C — vonios kambarys, dušas, baseinas, paklaida ±1°С;
• 16-18°С — koridoriai, koridoriai, laiptinės, sandėliukai, paklaida +3°С

Svarbu pažymėti, kad yra dar keli pagrindiniai parametrai, kurie turi įtakos kambario temperatūrai ir į kuriuos reikia atkreipti dėmesį apskaičiuojant šildymo sistemą: drėgmė (40-60%), deguonies ir anglies dioksido koncentracija ore ( 250:1), oro judėjimo greičio masė (0,13-0,25 m/s) ir kt.

Šilumos nuostolių namuose apskaičiavimas

Pagal antrąjį termodinamikos dėsnį (mokyklinę fiziką) nevyksta savaiminis energijos perdavimas iš mažiau šildomų į labiau šildomus mini ar makro objektus. Ypatingas šio dėsnio atvejis yra „siekimas“ sukurti temperatūros pusiausvyrą tarp dviejų termodinaminių sistemų.

Pavyzdžiui, pirmoji sistema – aplinka, kurios temperatūra –20°C, antroji – pastatas, kurio vidaus temperatūra +20°C. Pagal minėtą dėsnį šios dvi sistemos sieks subalansuoti energijos mainus. Tai atsitiks dėl šilumos nuostolių iš antrosios sistemos ir aušinimo pirmojoje.

Tikrai galime teigti, kad aplinkos temperatūra priklauso nuo platumos, kurioje yra privatus namas. O temperatūrų skirtumas turi įtakos šilumos nutekėjimo iš pastato kiekiui (+)

Šilumos nuostoliai reiškia nevalingą šilumos (energijos) išsiskyrimą iš kokio nors objekto (namo, buto). Paprastam butui šis procesas nėra toks „pastebimas“, lyginant su privačiu namu, nes butas yra pastato viduje ir „greta“ kitų butų.

Privačiame name vienu ar kitu laipsniu šiluma pasišalina per išorines sienas, grindis, stogą, langus ir duris.

Žinant šilumos nuostolių dydį nepalankiausioms oro sąlygoms ir šių sąlygų ypatybes, galima labai tiksliai apskaičiuoti šildymo sistemos galią.

Taigi šilumos nutekėjimo iš pastato tūris apskaičiuojamas pagal šią formulę:

Q = Q_grindų+Q_siena+Q_langas+Q_stogas+Q_duris+…+Q_i, Kur

Qi — šilumos nuostolių iš vienalyčio tipo pastato korpuso apimtis.

Kiekvienas formulės komponentas apskaičiuojamas pagal formulę:

Q=S*∆T/R, Kur

• K – šilumos nutekėjimas, V;
• S – konkretaus tipo statinio plotas, kv. m;
• ∆T – aplinkos ir patalpų oro temperatūrų skirtumas, °C;
• R – tam tikro tipo konstrukcijos šiluminė varža, m²*°C/W.

Pačią šiluminės varžos vertę realioms esamoms medžiagoms rekomenduojama paimti iš pagalbinių lentelių.

Be to, šiluminę varžą galima gauti naudojant tokį ryšį:

R=d/k, Kur

• R – šiluminė varža, (m²*K)/W;
• k – medžiagos šilumos laidumo koeficientas, W/(m²*Į);
• d – šios medžiagos storis, m.

Senuose namuose su drėgnomis stogo konstrukcijomis šilumos nutekėjimas vyksta per viršutinę pastato dalį, būtent per stogą ir palėpę. Vykdyti veiklą lubų izoliacija arba mansardos stogo šilumos izoliacija išspręsti šią problemą.

Jei apšiltinsite palėpės erdvę ir stogą, bendri namo šilumos nuostoliai gali gerokai sumažėti

Namuose yra keletas kitų šilumos nuostolių, atsirandančių dėl konstrukcijų įtrūkimų, vėdinimo sistemų, virtuvės gartraukių, atsidarančių langų ir durų. Tačiau nėra prasmės atsižvelgti į jų tūrį, nes jie sudaro ne daugiau kaip 5% viso pagrindinių šilumos nuotėkių skaičiaus.

Katilo galios nustatymas

Temperatūros skirtumui tarp aplinkos ir namo viduje palaikyti reikalinga autonominė šildymo sistema, kuri palaiko norimą temperatūrą kiekviename privataus namo kambaryje.

Šildymo sistema yra pagrįsta skirtinga katilų tipai: skystas arba kietas kuras, elektra arba dujos.

Katilas yra centrinis šildymo sistemos blokas, gaminantis šilumą. Pagrindinė katilo charakteristika yra jo galia, būtent šilumos kiekio perskaičiavimo per laiko vienetą greitis.

Apskaičiavę šildymo apkrovą, gauname reikiamą katilo vardinę galią.

Paprastam kelių kambarių butui katilo galia apskaičiuojama pagal plotą ir specifinę galią:

R_katilas=(S_patalpose*R_specifinis)/10, Kur

• S_patalpose - bendras šildomos patalpos plotas;
• R_specifinis — specifinė galia, palyginti su klimato sąlygomis.

Tačiau ši formulė neatsižvelgia į šilumos nuostolius, kurių pakanka privačiame name.

Yra dar vienas santykis, kuriame atsižvelgiama į šį parametrą:

R_katilas=(Q_nuostoliai*S)/100, Kur

• R_katilas - katilo galia;
• K_nuostoliai - šilumos nuostoliai;
• S - šildomas plotas.

Reikia padidinti katilo projektinę galią. Rezervas reikalingas, jei planuojate boilerį šildyti vandenį vonios kambariui ir virtuvei.

Daugumoje privačių namų šildymo sistemų rekomenduojama naudoti išsiplėtimo baką, kuriame bus laikomas aušinimo skysčio tiekimas. Kiekvienam privačiam namui reikalingas karšto vandens tiekimas

Norint numatyti katilo galios rezervą, prie paskutinės formulės reikia pridėti saugos koeficientą K:

R_katilas=(Q_nuostoliai*S*K)/100, Kur

KAM — bus lygus 1,25, tai yra, projektinė katilo galia bus padidinta 25%.

Taigi katilo galia leidžia palaikyti standartinę oro temperatūrą pastato patalpose, taip pat turėti pradinį ir papildomą karšto vandens kiekį namuose.

Radiatorių pasirinkimo ypatybės

Standartiniai komponentai šilumai patalpoje tiekti yra radiatoriai, plokštės, grindų šildymo sistemos, konvektoriai ir kt.Dažniausios šildymo sistemos dalys yra radiatoriai.

Šiluminis radiatorius yra speciali tuščiavidurė modulinio tipo konstrukcija, pagaminta iš lydinio, pasižyminčio dideliu šilumos išsklaidymu. Jis pagamintas iš plieno, aliuminio, ketaus, keramikos ir kitų lydinių. Šildymo radiatoriaus veikimo principas sumažinamas iki energijos spinduliavimo iš aušinimo skysčio į kambario erdvę per „žiedlapius“.

Aliuminis ir bimetalinis šildymo radiatorius pakeitė masyvias ketaus baterijas. Gamybos paprastumas, didelis šilumos perdavimas, sėkmingas dizainas ir dizainas padarė šį gaminį populiariu ir plačiai paplitusiu prietaisu šilumai skleisti patalpose.

Yra keletas būdų šildymo radiatorių skaičiavimai kambaryje. Toliau pateiktas metodų sąrašas surūšiuotas taip, kad padidėtų skaičiavimo tikslumas.

Skaičiavimo parinktys:

1. Pagal plotą. N=(S*100)/C, kur N sekcijų skaičius, S – patalpos plotas (m²), C - vienos radiatoriaus sekcijos šilumos perdavimas (W, paimtas iš paso ar gaminio sertifikato), 100 W - šilumos srauto kiekis, reikalingas 1 m apšildyti.² (empirinė vertė). Kyla klausimas: kaip atsižvelgti į kambario lubų aukštį?
2. Pagal tūrį. N=(S*H*41)/C, kur N, S, C yra panašūs. H - patalpos aukštis, 41 W - šilumos srauto kiekis, reikalingas apšildyti 1 m³ (empirinė vertė).
3. Pagal šansus. N=(100*S*k1*k2*k3*k4*k5*k6*k7)/C, kur N, S, C ir 100 yra vienodi. k1 - atsižvelgiant į kamerų skaičių kambario dvigubo stiklo lange, k2 - sienų šilumos izoliacija, k3 - lango ploto ir kambario ploto santykis, k4 - vidutinė minusinė temperatūra šalčiausią žiemos savaitę, k5 - patalpos išorinių sienų skaičius (kurios "išsitęsia" į gatvę), k6 - aukščiau esančios patalpos tipas, k7 - lubų aukštis.

Tai tiksliausias sekcijų skaičiaus skaičiavimo variantas. Natūralu, kad trupmeninių skaičiavimų rezultatai visada suapvalinami iki kito sveikojo skaičiaus.

Hidraulinis vandens tiekimo skaičiavimas

Žinoma, šilumos apskaičiavimo šildymui „paveikslėlis“ negali būti baigtas, neapskaičiuojant tokių charakteristikų kaip aušinimo skysčio tūris ir greitis. Daugeliu atvejų aušinimo skystis yra paprastas vanduo, esantis skystoje arba dujinėje būsenoje.

Faktinį aušinimo skysčio tūrį rekomenduojama apskaičiuoti susumavus visas šildymo sistemos ertmes. Naudojant vienos grandinės katilą, tai yra geriausias pasirinkimas. Šildymo sistemoje naudojant dvigubos grandinės katilus, būtina atsižvelgti į karšto vandens suvartojimą higienos ir kitiems buitiniams tikslams.

Dvigubos grandinės katilu šildomo vandens, skirto gyventojams aprūpinti karštu vandeniu ir šildyti aušinimo skystį, tūris apskaičiuojamas susumavus vidinį šildymo kontūro tūrį ir faktinius vartotojų poreikius šildomam vandeniui.

Karšto vandens tūris šildymo sistemoje apskaičiuojamas pagal formulę:

W=k*P, Kur

• W - aušinimo skysčio tūris;
• P - šildymo katilo galia;
• k - galios koeficientas (litrų skaičius galios vienete, lygus 13,5, diapazonas - 10-15 litrų).

Dėl to galutinė formulė atrodo taip:

W = 13,5*P

Aušinimo skysčio greitis yra galutinis dinaminis šildymo sistemos įvertinimas, apibūdinantis skysčio cirkuliacijos greitį sistemoje.

Ši vertė padeda įvertinti dujotiekio tipą ir skersmenį:

V=(0,86*P*μ)/∆T, Kur

• P - katilo galia;
• μ — katilo efektyvumas;
• ∆T - tiekiamo ir grįžtančio vandens temperatūrų skirtumas.

Naudojant aukščiau nurodytus metodus hidraulinis skaičiavimas, bus galima gauti realius parametrus, kurie yra būsimos šildymo sistemos „pamatas“.

Šilumos skaičiavimo pavyzdys

Kaip šilumos skaičiavimo pavyzdį turime paprastą 1 aukšto namą su keturiomis svetainėmis, virtuve, vonios kambariu, „žiemos sodu“ ir pagalbinėmis patalpomis.

Pamatai iš monolitinės gelžbetonio plokštės (20cm), išorinės sienos betoninės (25cm) tinkuotos, stogas medinės sijos, stogas metalinės čerpės ir mineralinė vata (10cm)

Nurodykime pradinius namo parametrus, reikalingus skaičiavimams.

Pastato matmenys:

• grindų aukštis - 3 m;
• mažas langas pastato priekyje ir gale 1470*1420 mm;
• didelis fasado langas 2080*1420 mm;
• įėjimo durys 2000*900 mm;
• galinės durys (išėjimas į terasą) 2000*1400 (700 + 700) mm.

Bendras pastato plotis 9,5 m², ilgis 16 m². Bus šildomos tik svetainės (4 vnt.), vonios kambarys ir virtuvė.

Norėdami tiksliai apskaičiuoti šilumos nuostolius ant sienų, turite atimti visų langų ir durų plotą iš išorinių sienų ploto - tai visiškai kitokio tipo medžiaga, turinti savo šiluminę varžą.

Pradedame nuo vienalyčių medžiagų plotų apskaičiavimo:

• grindų plotas - 152 m²;
• stogo plotas - 180 m² , atsižvelgiant į palėpės aukštį 1,3 m, o įtvaros plotį 4 m;
• lango plotas - 3*1,47*1,42+2,08*1,42=9,22 m²;
• durų plotas - 2*0,9+2*2*1,4=7,4 m².

Išorinių sienų plotas bus 51*3-9,22-7,4=136,38 m².

Pereikime prie kiekvienos medžiagos šilumos nuostolių skaičiavimo:

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

Ir taip pat Q_siena atitinka 136,38*40*0,25/0,3=4546. Visų šilumos nuostolių suma bus 19628,4 W.

Dėl to apskaičiuojame katilo galią: P_katilas=Q_nuostoliai*S_{šildymo_patalpos}*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.

Apskaičiuosime radiatoriaus sekcijų skaičių vienam iš kambarių. Visų kitų skaičiavimai yra panašūs. Pavyzdžiui, kampinis kambarys (kairėje, apatiniame diagramos kampe) yra 10,4 m2 ploto.

Tai reiškia, kad 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.

Šiam kambariui reikia 9 sekcijų šildymo radiatorių, kurių šiluminė galia 180 W.

Pereikime prie aušinimo skysčio kiekio sistemoje skaičiavimo - W=13,5*P=13,5*21=283,5 l. Tai reiškia, kad aušinimo skysčio greitis bus: V=(0,86*P*μ)/∆T=(0,86*21000*0,9)/20=812,7 l.

Dėl to visa aušinimo skysčio tūrio apyvarta sistemoje bus lygi 2,87 karto per valandą.

Straipsnių apie šiluminius skaičiavimus pasirinkimas padės nustatyti tikslius šildymo sistemos elementų parametrus:

1. Privataus namo šildymo sistemos skaičiavimas: taisyklės ir skaičiavimo pavyzdžiai
2. Pastato šilumos inžinerinis skaičiavimas: skaičiavimų atlikimo specifika ir formulės + praktiniai pavyzdžiai

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Paprastas privataus namo šildymo sistemos skaičiavimas pateikiamas šioje apžvalgoje:

Toliau pateikiamos visos pastato šilumos nuostolių apskaičiavimo subtilybės ir visuotinai pripažinti metodai:

Kitas būdas apskaičiuoti šilumos nuotėkį tipiškame privačiame name:

Šiame vaizdo įraše aprašomos namo šildymo energijos nešėjų cirkuliacijos ypatybės:

Šildymo sistemos terminis skaičiavimas yra individualus ir turi būti atliktas kompetentingai ir kruopščiai. Kuo tiksliau bus atlikti skaičiavimai, tuo mažiau kaimo namo savininkai turės permokėti eksploatacijos metu.

Ar turite patirties atliekant šildymo sistemos šiluminius skaičiavimus? O gal vis dar turite klausimų šia tema? Prašome pasidalinti savo nuomone ir palikti komentarus. Atsiliepimų blokas yra žemiau.