Návrh a tepelný výpočet otopné soustavy jsou povinnou fází v uspořádání vytápění domu. Hlavním úkolem výpočetní činnosti je stanovení optimálních parametrů kotle a otopného systému.
Souhlasíte, na první pohled se může zdát, že tepelně-technický výpočet může provést pouze inženýr. Ne všechno je však tak komplikované. Znát algoritmus akcí a ukáže se, že nezávisle provede nezbytné výpočty.
Článek podrobně popisuje postup výpočtu a poskytuje všechny potřebné vzorce. Pro lepší pochopení jsme připravili příklad tepelného výpočtu pro soukromý dům.
Normy teplotních režimů prostor
Před provedením jakýchkoli výpočtů parametrů systému je nutné minimálně znát pořadí očekávaných výsledků a mít k dispozici standardizované charakteristiky některých tabulkových hodnot, které musí být ve vzorcích nahrazeny nebo se jimi řídit.
Po provedení výpočtů parametrů s takovými konstantami si můžete být jisti spolehlivostí hledaného dynamického nebo konstantního parametru systému.
Pro prostory pro různé účely existují referenční normy pro teplotní režimy obytných a nebytových prostor. Tyto normy jsou zakotveny v takzvaných GOST.
U topného systému je jedním z těchto globálních parametrů teplota v místnosti, která musí být konstantní bez ohledu na roční období a okolní podmínky.
Podle nařízení o hygienických normách a pravidlech existují rozdíly v teplotě v porovnání s letní a zimní sezónou. Klimatizační systém je zodpovědný za teplotní režim místnosti v letní sezóně, princip jeho výpočtu je podrobně popsán v tomto článku.
Ale pokojovou teplotu v zimě zajišťuje topný systém. Zajímají nás proto teplotní rozsahy a jejich tolerance pro odchylky pro zimní období.
Většina regulačních dokumentů stanoví následující teplotní rozsahy, které umožňují člověku být v místnosti pohodlně.
Pro nebytové kancelářské prostory o rozloze do 100 m2:
- 22-24 ° C - optimální teplota vzduchu;
- 1 ° C - přípustná fluktuace.
V prostorách kancelářského typu o ploše více než 100 m2 je teplota 21-23 ° C. U nebytových prostor průmyslového typu se teplotní rozsahy velmi liší v závislosti na účelu areálu a stanovených normách ochrany práce.
Každá osoba má svou vlastní pohodlnou pokojovou teplotu. Někdo má rád, když je v místnosti velmi teplo, někdo je v pohodě, když je pokoj v pohodě - to vše je zcela individuální
Pokud jde o obytné prostory: byty, soukromé domy, statky atd., Existují určité teplotní rozsahy, které lze upravit podle přání obyvatel.
A přesto pro konkrétní prostory bytu a domu máme:
- 20 až 22 ° C - obývací pokoj, včetně dětského pokoje, tolerance ± 2 ° С -
- 19-21 ° C - kuchyň, toaleta, tolerance ± 2 ° С;
- 24 až 26 ° C - koupelna, sprcha, bazén, tolerance ± 1 ° С;
- 16-18 ° C - chodby, chodby, schodiště, sklady, tolerance + 3 ° С.
Je důležité si uvědomit, že existuje několik dalších základních parametrů, které ovlivňují teplotu v místnosti a na které se musíte zaměřit při výpočtu topného systému: vlhkost (40-60%), koncentrace kyslíku a oxidu uhličitého ve vzduchu (250: 1), rychlost pohybu vzdušné hmoty (0,13-0,25 m / s) atd.
Výpočet topných zařízení
- Typ ohřívače - profilový litinový radiátor MS-140-AO;
Jmenovitý podmíněný tepelný tok jednoho prvku zařízení Qн.у. = 178 W;
Délka jednoho prvku zařízení l
= 96 mm.
St14
2) Hmotnostní průtok vody:
kde cf je měrná tepelná kapacita vody (= 4,19 kJ / kg ° C);
tg a teploty vody na vstupu do stoupačky a na výstupu z ní;
β1 je koeficient zohledňující zvýšení tepelného toku instalovaných topných zařízení v důsledku zaokrouhlení vypočtené hodnoty nahoru;
β2 - koeficient zohlednění dodatečných tepelných ztrát topných zařízení na vnějších plotech.
- Průměrná teplota vody v každém stoupacím zařízení:
tav = 0,5 *
=0,5* (105 + 70) = 87,5
3) Rozdíl mezi průměrnou teplotou vody v zařízení a teplotou vzduchu v místnosti:
∆tav = tav - odstín
Avtav = 87,5 - 23 = 64,5 ° C
4) Požadovaný jmenovitý tepelný tok
Kde
do - komplexní koeficient redukce Qn.pr. na konstrukční podmínky
kde n, pac jsou hodnoty odpovídající určitému typu topných zařízení
b - koeficient započítávání atmosférického tlaku v dané oblasti
ψ - koeficient zohlednění směru pohybu chladicí kapaliny v zařízení
U systému s jedním potrubím pro ohřev vody je hmotnostní průtok vody procházející vypočítaným zařízením Gpr, kg / h
5) Minimální požadovaný počet topných článků:
kde
4
- korekční faktor s přihlédnutím k způsobu instalace zařízení s otevřenou instalací zařízení =4 = 1,0; 3 - korekční faktor, s přihlédnutím k počtu sekcí v zařízení, při přibližné hodnotě
(pro nsec> 15).
,
;
,
;
,
.
Výpočet tepelných ztrát v domě
Podle druhého termodynamického zákona (školní fyzika) nedochází k spontánnímu přenosu energie z méně zahřátých na více zahřáté mini- nebo makroobjekty. Zvláštním případem tohoto zákona je „snaha“ vytvořit teplotní rovnováhu mezi dvěma termodynamickými systémy.
Například první systém je prostředí s teplotou -20 ° C, druhý systém je budova s vnitřní teplotou +20 ° C. Podle výše uvedeného zákona se tyto dva systémy budou snažit o rovnováhu prostřednictvím výměny energie. K tomu dojde pomocí tepelných ztrát z druhého systému a chlazení v prvním systému.
Jednoznačně lze říci, že okolní teplota závisí na zeměpisné šířce, ve které se soukromý dům nachází. A teplotní rozdíl ovlivňuje množství úniků tepla z budovy (+)
Ztráta tepla znamená nedobrovolné uvolňování tepla (energie) z nějakého objektu (domu, bytu). U běžného bytu tento proces není tak „znatelný“ ve srovnání se soukromým domem, protože byt se nachází uvnitř budovy a „sousedí“ s ostatními byty.
V soukromém domě teplo „uniká“ do jednoho či druhého stupně vnějšími stěnami, podlahou, střechou, okny a dveřmi.
Při znalosti množství tepelných ztrát pro nejnepříznivější povětrnostní podmínky a charakteristik těchto podmínek je možné s vysokou přesností vypočítat výkon topného systému.
Takže objem úniku tepla z budovy se vypočítá pomocí následujícího vzorce:
Q = Qfloor + Qwall + Qwindow + Qroof + Qdoor +… + Qikde
Qi - objem tepelných ztrát z jednotného vzhledu obvodového pláště budovy.
Každá složka vzorce se počítá podle vzorce:
Q = S * ∆T / Rkde
- Q - tepelné úniky, V;
- S - plocha konkrétního typu konstrukce, čtvereční m;
- .T - teplotní rozdíl mezi okolním a vnitřním vzduchem, ° C;
- R - tepelný odpor určitého typu konstrukce, m2 * ° C / W.
Samotná hodnota tepelného odporu pro skutečně existující materiály se doporučuje převzít z pomocných tabulek.
Kromě toho lze tepelný odpor získat pomocí následujícího poměru:
R = d / kkde
- R - tepelný odpor (m2 * K) / W;
- k - koeficient tepelné vodivosti materiálu, W / (m2 * K);
- d Je tloušťka tohoto materiálu, m.
U starších domů se vlhkou střešní konstrukcí dochází k úniku tepla přes horní část budovy, zejména přes střechu a podkroví. Tento problém řeší provedení opatření pro oteplení stropu nebo tepelnou izolaci podkrovní střechy.
Pokud zateplíte půdní prostor a střechu, lze celkové tepelné ztráty z domu výrazně snížit.
V domě existuje několik dalších druhů tepelných ztrát prasklinami v konstrukcích, ventilačním systémem, kuchyňskou digestoří, otevíráním oken a dveří. Nemá však smysl brát v úvahu jejich objem, protože netvoří více než 5% z celkového počtu hlavních úniků tepla.
Výpočetní vzorec
Normy spotřeby tepelné energie
Tepelné zátěže se počítají s přihlédnutím k výkonu topné jednotky a tepelným ztrátám budovy. Proto je pro stanovení výkonu navrženého kotle nutné vynásobit tepelné ztráty budovy násobícím faktorem 1,2. Jedná se o druh rezervy ve výši 20%.
Proč je takový koeficient nezbytný? S jeho pomocí můžete:
- Předvídejte pokles tlaku plynu v potrubí. Koneckonců, v zimě je více spotřebitelů a každý se snaží brát více paliva než ostatní.
- Změňte teplotní režim uvnitř domu.
Dodáváme, že tepelné ztráty nelze rovnoměrně rozdělit po celé konstrukci budovy. Rozdíl v ukazatelích může být docela velký. Zde jsou nějaké příklady:
- Až 40% tepla opouští budovu vnějšími stěnami.
- Prostřednictvím podlah - až 10%.
- Totéž platí pro střechu.
- Prostřednictvím ventilačního systému - až 20%.
- Prostřednictvím dveří a oken - 10%.
Materiály
Takže jsme zjistili strukturu budovy a dospěli k jednomu velmi důležitému závěru, že tepelné ztráty, které je třeba kompenzovat, závisí na architektuře samotného domu a jeho umístění. Ale hodně závisí také na materiálech stěn, střechy a podlahy, stejně jako na přítomnosti nebo nepřítomnosti tepelné izolace.
To je důležitý faktor.
Například definujme koeficienty, které snižují tepelné ztráty, v závislosti na konstrukcích oken:
- Běžná dřevěná okna s obyčejným sklem. Pro výpočet tepelné energie se v tomto případě použije koeficient rovný 1,27. To znamená, že prostřednictvím tohoto typu zasklení dochází k únikům tepelné energie, což se rovná 27% z celkového počtu.
- Pokud jsou instalována plastová okna s okny s dvojitým zasklením, použije se koeficient 1,0.
- Pokud jsou plastová okna instalována ze šestikomorového profilu as tříkomorovou jednotkou s dvojitým zasklením, použije se koeficient 0,85.
Jdeme dále a řešíme okna. Mezi oblastí místnosti a oblastí zasklení oken existuje jisté spojení. Čím větší je druhá poloha, tím vyšší jsou tepelné ztráty budovy. A tady je určitý poměr:
- Pokud má plocha oken ve vztahu k podlahové ploše pouze 10% indikátor, použije se pro výpočet tepelného výkonu topného systému koeficient 0,8.
- Pokud je poměr v rozmezí 10-19%, použije se faktor 0,9.
- Při 20% - 1,0.
- Při 30% —2.
- Na 40% - 1,4.
- Na 50% - 1,5.
A to jsou jen okna. A je zde také vliv materiálů použitých při stavbě domu na tepelná zatížení. Uspořádáme je do tabulky, kde budou umístěny materiály stěn se snížením tepelných ztrát, což znamená, že se také sníží jejich součinitel:
| Typ stavebního materiálu | Součinitel |
| Betonové bloky nebo stěnové panely | 1,25 až 1,5 |
| Dřevěný srub | 1,2 |
| Jedna a půl cihlová zeď | 1,5 |
| Dvě a půl cihly | 1,1 |
| Pěnové betonové bloky | 1,0 |
Jak vidíte, rozdíl od použitých materiálů je značný. Proto i ve fázi návrhu domu je nutné přesně určit, z jakého materiálu bude postaven. Samozřejmě, mnoho stavitelů staví dům na základě rozpočtu stavby. Ale s takovým uspořádáním stojí za revizi. Odborníci zajišťují, že je lepší investovat zpočátku, abyste následně mohli těžit z výhod úspor z provozu domu.Kromě toho je topný systém v zimě jednou z hlavních výdajových položek.
Velikosti pokojů a počet podlaží budovy
Schéma topného systému
Takže nadále chápeme koeficienty, které ovlivňují vzorec výpočtu tepla. Jak velikost místnosti ovlivňuje tepelné zatížení?
- Pokud výška stropů ve vašem domě nepřesahuje 2,5 metru, je při výpočtu zohledněn faktor 1,0.
- Ve výšce 3 m je 1,05 již obsazeno. Malý rozdíl, ale výrazně ovlivňuje tepelné ztráty, pokud je celková plocha domu dostatečně velká.
- Na 3,5 m - 1,1.
- Ve vzdálenosti 4,5 m –2.
Ale takový indikátor, jako je počet pater budovy, ovlivňuje tepelné ztráty místnosti různými způsoby. Zde je třeba vzít v úvahu nejen počet podlaží, ale také místo místnosti, tj. Na kterém patře se nachází. Pokud se například jedná o místnost v prvním patře a samotný dům má tři až čtyři patra, použije se pro výpočet koeficient 0,82.
Jak vidíte, abyste mohli přesně vypočítat tepelné ztráty budovy, musíte se rozhodnout pro různé faktory. A všechny je třeba vzít v úvahu. Mimochodem, nezohlednili jsme všechny faktory, které snižují nebo zvyšují tepelné ztráty. Samotný výpočetní vzorec však bude hlavně záviset na ploše vytápěného domu a na ukazateli, který se nazývá konkrétní hodnota tepelných ztrát. Mimochodem, v tomto vzorci je standardní a rovná se 100 W / m². Všechny ostatní složky vzorce jsou koeficienty.
Stanovení výkonu kotle
K udržení teplotního rozdílu mezi prostředím a teplotou uvnitř domu je zapotřebí autonomní topný systém, který udržuje požadovanou teplotu v každé místnosti soukromého domu.
Základem topného systému jsou různé typy kotlů: kapalné nebo tuhé palivo, elektrické nebo plynové.
Kotel je centrální jednotka topného systému, která vyrábí teplo. Hlavní charakteristikou kotle je jeho výkon, konkrétně rychlost přeměny množství tepla za jednotku času.
Po provedení výpočtů tepelného zatížení pro vytápění získáme požadovaný jmenovitý výkon kotle.
U běžného vícepokojového bytu se výkon kotle počítá z plochy a měrného výkonu:
Rboiler = (Sroom * Rudelnaya) / 10kde
- S pokoje- celková plocha vytápěné místnosti;
- Rudellnaya- hustota výkonu ve vztahu ke klimatickým podmínkám.
Tento vzorec však nebere v úvahu tepelné ztráty, které jsou v soukromém domě dostatečné.
Existuje další vztah, který zohledňuje tento parametr:
Рboiler = (Qloss * S) / 100kde
- Rkotla- výkon kotle;
- Qloss- ztráta tepla;
- S - vyhřívaný prostor.
Jmenovitý výkon kotle musí být zvýšen. Zásoba je nezbytná, pokud plánujete používat kotel na ohřev vody pro koupelnu a kuchyň.
Ve většině systémů vytápění pro soukromé domy se doporučuje použít expanzní nádrž, ve které bude uložen přívod chladicí kapaliny. Každý soukromý dům potřebuje dodávku teplé vody
Aby byla zajištěna výkonová rezerva kotle, musí být do posledního vzorce přidán bezpečnostní faktor K:
Рboiler = (Qloss * S * K) / 100kde
NA - bude se rovnat 1,25, to znamená, že odhadovaný výkon kotle se zvýší o 25%.
Síla kotle tak umožňuje udržovat standardní teplotu vzduchu v místnostech budovy a také mít počáteční a dodatečný objem teplé vody v domě.
Metoda výpočtu
Pro výpočet tepelné energie pro vytápění je nutné vzít ukazatele potřeby tepla samostatné místnosti. V takovém případě by se měl od dat odečíst přenos tepla z tepelného potrubí, které se nachází v této místnosti.
Plocha povrchu, který vydává teplo, bude záviset na několika faktorech - především na typu použitého zařízení, na principu jeho připojení k potrubí a na tom, jak je umístěn v místnosti. Je třeba poznamenat, že všechny tyto parametry také ovlivňují hustotu tepelného toku vycházejícího ze zařízení.
Výpočet ohřívačů v otopném systému - přenos tepla ohřívače Q lze určit pomocí následujícího vzorce:
Qpr = qpr * Ap.
Lze jej však použít, pouze pokud je znám indikátor povrchové hustoty topného zařízení qpr (W / m2).
Odtud můžete také vypočítat vypočítanou plochu Ap. Je důležité si uvědomit, že odhadovaná plocha jakéhokoli topného zařízení nezávisí na typu chladicí kapaliny.
Ap = Qnp / qnp,
kde Qnp je úroveň přenosu tepla zařízení potřebná pro určitou místnost.
Tepelný výpočet vytápění bere v úvahu, že vzorec se používá k určení přenosu tepla zařízení pro konkrétní místnost:
Qпр = Qп - µтр * Qпр
současně indikátor Qp představuje potřebu tepla v místnosti, Qtr je celkový přenos tepla všech prvků topného systému umístěných v místnosti. Výpočet tepelné zátěže na vytápění znamená, že to zahrnuje nejen radiátor, ale také potrubí, která jsou k němu připojena, a tranzitní tepelnou trubku (pokud existuje). V tomto vzorci je µtr korekční faktor, který zajišťuje částečný přenos tepla ze systému, vypočítaný pro udržení konstantní teploty v místnosti. V takovém případě může velikost korekce kolísat v závislosti na tom, jak přesně byla v místnosti položena potrubí topného systému. Zejména - s otevřenou metodou - 0,9; v brázdě stěny - 0,5; zapuštěné do betonové zdi - 1.8.
Výpočet požadovaného topného výkonu, to znamená celkového přenosu tepla (Qtr - W) všech prvků topného systému, se stanoví pomocí následujícího vzorce:
Qtr = µktr * µ * dn * l * (tg - tv)
V něm je ktr indikátorem součinitele prostupu tepla určitého úseku potrubí umístěného v místnosti, dn je vnější průměr potrubí, l je délka úseku. Indikátory tg a tv ukazují teplotu chladicí kapaliny a vzduchu v místnosti.
K určení úrovně přenosu tepla z tepelného vodiče přítomného v místnosti se používá vzorec Qtr = qw * lw + qg * lg. K určení indikátorů byste měli odkazovat na speciální referenční literaturu. V něm najdete definici tepelného výkonu topného systému - stanovení přenosu tepla svisle (qw) a vodorovně (qg) tepelného potrubí položeného v místnosti. Nalezená data ukazují přenos tepla 1 m potrubí.
Před výpočtem gcal pro vytápění byly po mnoho let prováděny výpočty podle vzorce Ap = Qnp / qnp a měření teplosměnných ploch topného systému s použitím konvenční jednotky - ekvivalentních metrů čtverečních. V tomto případě byl ecm podmíněně stejný s povrchem topného zařízení s přenosem tepla 435 kcal / h (506 W). Výpočet gcal pro vytápění předpokládá, že teplotní rozdíl mezi chladicí kapalinou a vzduchem (tg - tw) v místnosti byl 64,5 ° C a relativní spotřeba vody v systému se rovnala Grel = l, 0.
Výpočet tepelného zatížení pro vytápění znamená, že současně hladká trubková a panelová topná zařízení, která měla vyšší přenos tepla než referenční radiátory z dob SSSR, měla oblast ECM, která se významně lišila od ukazatele jejich fyzických plocha. V souladu s tím byla plocha ECM méně účinných topných zařízení významně nižší než jejich fyzická plocha.
Takové duální měření plochy topných zařízení v roce 1984 však bylo zjednodušeno a ECM byl zrušen. Od tohoto okamžiku byla tedy plocha ohřívače měřena pouze v m2.
Po výpočtu plochy topného tělesa potřebné pro místnost a výpočtu tepelného výkonu topného systému můžete přejít k výběru požadovaného radiátoru z katalogu topných prvků.
V tomto případě se ukazuje, že plocha zakoupeného zboží je nejčastěji o něco větší než ta, která byla získána výpočty. To je docela snadné vysvětlit - koneckonců, taková korekce je předem zohledněna zavedením multiplikačního koeficientu µ1 do vzorců.
Sekční radiátory jsou dnes velmi běžné.Jejich délka přímo závisí na počtu použitých sekcí. Pro výpočet množství tepla pro vytápění - tj. Pro výpočet optimálního počtu sekcí pro konkrétní místnost se používá vzorec:
N = (Ap / a1) (µ 4 / µ 3)
Zde a1 je oblast jedné části radiátoru vybrané pro vnitřní instalaci. Měřeno v m2. µ 4 je korekční faktor, který je zaveden pro způsob instalace topného tělesa. µ 3 je korekční faktor, který udává skutečný počet sekcí v radiátoru (µ3 - 1,0, za předpokladu, že Ap = 2,0 m2). U standardních radiátorů typu M-140 je tento parametr určen vzorcem:
μ 3 = 0,97 + 0,06 / Ap
Při tepelných zkouškách se používají standardní radiátory, které se skládají z průměrně 7-8 sekcí. To znamená, že výpočet spotřeby tepla na vytápění, který jsme určili - tedy součinitel přestupu tepla, je reálný pouze pro radiátory přesně této velikosti.
Je třeba poznamenat, že při použití otopných těles s menším počtem sekcí lze pozorovat mírné zvýšení úrovně přenosu tepla.
To je způsobeno skutečností, že v extrémních úsecích je tok tepla o něco aktivnější. Otevřené konce radiátoru navíc přispívají k většímu přenosu tepla do vzduchu v místnosti. Pokud je počet sekcí větší, dochází k oslabení proudu ve vnějších sekcích. Proto je pro dosažení požadované úrovně přenosu tepla nejrozumnější mírně zvýšit délku radiátoru přidáním sekcí, což neovlivní výkon topného systému.
Pro tyto radiátory, jejichž plocha jedné sekce je 0,25 m2, existuje vzorec pro stanovení koeficientu µ3:
μ3 = 0,92 + 0,16 / Ap
Je však třeba mít na paměti, že při použití tohoto vzorce je extrémně vzácné získat celočíselný počet sekcí. Nejčastěji se požadované množství ukáže jako zlomkové. Výpočet topných zařízení topného systému předpokládá, že pro dosažení přesnějšího výsledku je přípustný mírný (ne více než 5%) pokles koeficientu Ap. Tato akce vede k omezení úrovně odchylky teplotního indikátoru v místnosti. Když bylo vypočítáno teplo pro vytápění místnosti, po získání výsledku je nainstalován radiátor s počtem sekcí co nejblíže k získané hodnotě.
Výpočet topného výkonu podle plochy předpokládá, že architektura domu klade určité podmínky pro instalaci radiátorů.
Zejména pokud je pod oknem vnější výklenek, měla by být délka radiátoru menší než délka výklenku - ne méně než 0,4 m. Tato podmínka platí pouze pro přímé potrubí k radiátoru. Pokud se použije vložka kachního typu, měl by být rozdíl v délce výklenku a radiátoru alespoň 0,6 m. V tomto případě by se měly extra sekce odlišit jako samostatný radiátor.
U jednotlivých modelů otopných těles se nevztahuje vzorec pro výpočet tepla pro vytápění - tj. Určení délky, protože tento parametr je předem určen výrobcem. To plně platí pro radiátory typu RSV nebo RSG. Často však existují případy, kdy ke zvětšení plochy topného zařízení tohoto typu se použije jednoduše paralelní instalace dvou panelů vedle sebe.
Pokud je panelový radiátor určen jako jediný povolený pro danou místnost, pak se pro určení počtu požadovaných radiátorů použije toto:
N = Ap / a1.
V tomto případě je oblast radiátoru známým parametrem. V případě, že jsou instalovány dva paralelní bloky radiátorů, zvýší se index Ap, který určuje snížený koeficient přenosu tepla.
V případě použití konvektorů s pláštěm počítá výpočet topného výkonu s tím, že jejich délka je také určena výhradně existující modelovou řadou. Zejména podlahový konvektor „Rhythm“ je nabízen ve dvou modelech s délkou pláště 1 m a 1,5 m. Nástěnné konvektory se mohou také mírně lišit.
V případě použití konvektoru bez pláště existuje vzorec, který pomáhá určit počet prvků zařízení, po kterém je možné vypočítat výkon topného systému:
N = Ap / (n * a1)
Zde n je počet řádků a úrovní prvků, které tvoří plochu konvektoru. V tomto případě je a1 plocha jedné trubky nebo prvku. Současně je při stanovení vypočítané plochy konvektoru nutné vzít v úvahu nejen počet jeho prvků, ale také způsob jejich připojení.
Pokud se v topném systému používá zařízení s hladkým potrubím, doba jeho topného potrubí se vypočítá takto:
l = Ap * µ4 / (n * a1)
µ4 je korekční faktor, který je zaveden v přítomnosti ozdobného krytu potrubí; n je počet řad nebo úrovní topných trubek; a1 je parametr charakterizující plochu jednoho metru vodorovné trubky o předem určeném průměru.
Pro získání přesnějšího (a nikoli zlomkového čísla) je povoleno mírné (ne více než 0,1 m2 nebo 5%) snížení indikátoru A.
Vlastnosti výběru radiátorů
Standardní součástí dodávky tepla v místnosti jsou radiátory, panely, systémy podlahového vytápění, konvektory atd. Nejběžnější součástí topného systému jsou radiátory.
Chladič je speciální dutá modulární konstrukce vyrobená ze slitiny s vysokým rozptylem tepla. Je vyroben z oceli, hliníku, litiny, keramiky a jiných slitin. Princip činnosti topného tělesa se redukuje na vyzařování energie z chladicí kapaliny do prostoru místnosti prostřednictvím „okvětních lístků“.
Hliníkový a bimetalový radiátor nahradil masivní litinové radiátory. Snadná výroba, vysoký odvod tepla, dobrá konstrukce a design učinily tento výrobek oblíbeným a rozšířeným nástrojem pro vyzařování tepla uvnitř.
Existuje několik způsobů výpočtu topných těles v místnosti. Seznam níže uvedených metod je řazen podle zvýšení přesnosti výpočtu.
Možnosti výpočtu:
- Podle oblasti... N = (S * 100) / C, kde N je počet sekcí, S je plocha místnosti (m2), C je přenos tepla jedné sekce radiátoru (W, převzato z těchto pasů nebo certifikát produktu), 100 W je množství tepelného toku, které je nezbytné pro vytápění 1 m2 (empirická hodnota). Vyvstává otázka: jak zohlednit výšku stropu místnosti?
- Podle objemu... N = (S * H * 41) / C, kde N, S, C - podobně. H je výška místnosti, 41 W je množství tepelného toku potřebného k vytápění 1 m3 (empirická hodnota).
- Podle šance... N = (100 * S * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C, kde N, S, C a 100 jsou podobné. k1 - s přihlédnutím k počtu komor ve skleněné jednotce okna místnosti, k2 - tepelná izolace stěn, k3 - poměr plochy oken k ploše místnosti, k4 - průměrná mínus teplota v nejchladnějším týdnu zimy, k5 - počet vnějších stěn místnosti (které „jdou ven“ na ulici) k6 - typ místnosti nahoře, k7 - výška stropu.
Toto je nejpřesnější způsob výpočtu počtu sekcí. Výsledky dílčích výpočtů se přirozeně vždy zaokrouhlují na další celé číslo.
Hydraulický výpočet přívodu vody
„Obrázek“ výpočtu tepla pro vytápění samozřejmě nemůže být úplný bez výpočtu takových charakteristik, jako je objem a rychlost nosiče tepla. Ve většině případů je chladicí kapalinou běžná voda v kapalném nebo plynném stavu agregace.
Doporučuje se vypočítat skutečný objem nosiče tepla součtem všech dutin v topném systému. Při použití jednookruhového kotle je to nejlepší volba. Při použití dvouokruhových kotlů v topném systému je třeba vzít v úvahu spotřebu teplé vody pro hygienické a jiné domácí účely.
Výpočet objemu vody ohřáté dvouokruhovým kotlem na zásobování obyvatel teplou vodou a ohřevem chladicí kapaliny se provádí součtem vnitřního objemu topného okruhu a skutečných potřeb uživatelů ohřáté vody.
Objem horké vody v topném systému se vypočítá podle vzorce:
W = k * Pkde
- Ž - objem nosiče tepla;
- P - výkon topného kotle;
- k - účiník (počet litrů na jednotku výkonu je 13,5, rozsah - 10-15 litrů).
Výsledný vzorec tedy vypadá takto:
W = 13,5 * P
Průtok topného média je konečným dynamickým hodnocením topného systému, které charakterizuje rychlost cirkulace kapaliny v systému.
Tato hodnota pomáhá odhadnout typ a průměr potrubí:
V = (0,86 * P * μ) / ∆Tkde
- P - výkon kotle;
- μ - účinnost kotle;
- .T - teplotní rozdíl mezi přívodní a vratnou vodou.
Pomocí výše uvedených metod hydraulického výpočtu bude možné získat skutečné parametry, které jsou „základem“ budoucího topného systému.
Příklad tepelného návrhu
Příkladem výpočtu tepla je běžný jednopodlažní dům se čtyřmi obytnými místnostmi, kuchyní, koupelnou, „zimní zahradou“ a technickými místnostmi.
Základ je vyroben z monolitické železobetonové desky (20 cm), vnější stěny jsou betonové (25 cm) s omítkou, střecha je z dřevěných trámů, střecha je kovová a minerální vlna (10 cm)
Pojďme určit počáteční parametry domu, potřebné pro výpočty.
Stavební rozměry:
- výška podlahy - 3 m;
- malé okno v přední a zadní části budovy 1470 * 1420 mm;
- velké fasádní okno 2080 * 1420 mm;
- vchodové dveře 2000 * 900 mm;
- zadní dveře (výstup na terasu) 2000 * 1400 (700 + 700) mm.
Celková šířka budovy je 9,5 m2, délka je 16 m2. Budou vytápěny pouze obývací pokoje (4 ks), koupelna a kuchyň.
Chcete-li přesně vypočítat tepelné ztráty na stěnách z oblasti vnějších stěn, musíte odečíst plochu všech oken a dveří - jedná se o úplně jiný typ materiálu s vlastním tepelným odporem
Začneme výpočtem ploch homogenních materiálů:
- podlahová plocha - 152 m2;
- střešní plocha - 180 m2, s přihlédnutím k výšce podkroví 1,3 ma šířce sjezdovky - 4 m;
- plocha okna - 3 * 1,47 * 1,42 + 2,08 * 1,42 = 9,22 m2;
- plocha dveří - 2 * 0,9 + 2 * 2 * 1,4 = 7,4 m2.
Plocha vnějších stěn bude 51 * 3-9,22-7,4 = 136,38 m2.
Pojďme k výpočtu tepelné ztráty pro každý materiál:
- Qpol = S * ∆T * k / d = 152 * 20 * 0,2 / 1,7 = 357,65 W;
- Střešní okno = 180 * 40 * 0,1 / 0,05 = 14 400 W;
- Qwindow = 9,22 * 40 * 0,36 / 0,5 = 265,54 W;
- Qdoor = 7,4 * 40 * 0,15 / 0,75 = 59,2 W;
A také Qwall odpovídá 136,38 * 40 * 0,25 / 0,3 = 4546. Součet všech tepelných ztrát bude 19628,4 W.
Ve výsledku vypočítáme výkon kotle: Рboiler = Qloss * Sheat_room * 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 kW.
Vypočítáme počet radiátorových sekcí pro jednu z místností. Pro všechny ostatní jsou výpočty stejné. Například rohová místnost (levý, spodní roh diagramu) má 10,4 m2.
Proto 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.
Tato místnost vyžaduje 9 sekcí topného tělesa s tepelným výkonem 180 W.
Pokračujeme k výpočtu množství chladicí kapaliny v systému - W = 13,5 * P = 13,5 * 21 = 283,5 litrů. To znamená, že rychlost chladicí kapaliny bude: V = (0,86 * P * μ) / ∆T = (0,86 * 21000 * 0,9) / 20=812,7 litrů.
Ve výsledku bude kompletní obrat celého objemu chladicí kapaliny v systému ekvivalentní 2,87 krát za hodinu.
Výběr článků o tepelném výpočtu pomůže určit přesné parametry prvků topného systému:
- Výpočet topného systému soukromého domu: pravidla a příklady výpočtu
- Tepelný výpočet budovy: specifika a vzorce pro provádění výpočtů + praktické příklady
Výpočet tepelného výkonu
Zvažujeme několik metod výpočtu, které zohledňují odlišný počet proměnných.
Podle oblasti
Výpočet podle oblasti vychází ze sanitárních norem a pravidel, podle nichž Rusové bíle říkají: jeden kilowatt tepelné energie by měl klesnout na 10 m2 plochy místnosti (100 wattů na m2).
Upřesnění: výpočet používá koeficient, který závisí na regionu dané země. Pro jižní regiony je to 0,7 - 0,9, pro Dálný východ - 1,6, pro Jakutsko a Čukotku - 2,0.
Čím nižší je venkovní teplota, tím větší jsou tepelné ztráty.
Je jasné, že metoda dává velmi významnou chybu:
- Panoramatické zasklení v jednom závitu zjevně poskytne větší tepelné ztráty ve srovnání s pevnou stěnou.
- Umístění bytu uvnitř domu není zohledněno, i když je zřejmé, že pokud jsou v blízkosti teplé stěny sousedních bytů, se stejným počtem radiátorů bude mnohem teplejší než v rohové místnosti, která má společnou zeď s ulicí.
- Nakonec hlavní věc: výpočet je správný pro standardní výšku stropu v domě postaveném Sovětem, který se rovná 2,5 - 2,7 metru. Avšak ještě na počátku 20. století se stavěly domy s výškou stropu 4 - 4,5 metru a stalinkas se třímetrovými stropy bude vyžadovat také aktualizovaný výpočet.
Použijme metodu pro výpočet počtu litinových profilů topných těles v místnosti 3x4 metry na území Krasnodar.
Plocha je 3x4 = 12 m2.
Požadovaný tepelný výkon vytápění je 12m2 x100W x0,7 regionální koeficient = 840 wattů.
S výkonem jedné sekce 180 wattů potřebujeme 840/180 = 4,66 sekcí. Samozřejmě zaokrouhlíme číslo nahoru - až pět.
Rada: v podmínkách Krasnodarského území je teplotní delta mezi místností a baterií 70 ° C nereálná. Je lepší instalovat radiátory s minimálně 30% rezervou.
Rezerva tepelného výkonu nikdy neublíží. V případě potřeby můžete jednoduše zavřít ventily před radiátorem.
Jednoduchý výpočet podle objemu
Není to naše volba.
Výpočet celkového objemu vzduchu v místnosti bude zjevně přesnější, a to již proto, že zohledňuje kolísání výšky stropů. Je to také velmi jednoduché: na 1 m3 objemu je zapotřebí 40 wattů topného systému.
Vypočítáme potřebný výkon pro naši místnost poblíž Krasnodaru s mírným objasněním: nachází se ve stalince postavené v roce 1960 s výškou stropu 3,1 metru.
Objem místnosti je 3x4x3,1 = 37,2 metrů krychlových.
Proto musí mít radiátory kapacitu 37,2 x 40 = 1488 wattů. Vezměme v úvahu regionální koeficient 0,7: 1488x0,7 = 1041 wattů nebo šest sekcí divoké litinové hrůzy pod oknem. Proč hrůza? Vzhled a neustálé netěsnosti mezi sekcemi po několika letech provozu nezpůsobují potěšení.
Pokud si pamatujeme, že cena litinové sekce je vyšší než cena hliníkového nebo bimetalového dováženého topného tělesa, myšlenka na koupi takového topného zařízení opravdu začne vyvolávat mírnou paniku.
Vylepšený výpočet objemu
Přesnější výpočet topných systémů se provádí s přihlédnutím k většímu počtu proměnných:
- Počet dveří a oken. Průměrná ztráta tepla oknem standardní velikosti je 100 wattů dveřmi 200.
- Umístění místnosti na konci nebo v rohu domu nás donutí použít koeficient 1,1 - 1,3 v závislosti na materiálu a tloušťce stěn budovy.
- U soukromých domů se používá koeficient 1,5, protože tepelné ztráty podlahou a střechou jsou mnohem vyšší. Koneckonců, ne teplé byty, ale ulice ...
Základní hodnota je stejných 40 wattů na metr krychlový a stejné regionální koeficienty jako při výpočtu plochy místnosti.
Vypočítáme tepelný výkon topných těles pro místnost se stejnými rozměry jako v předchozím příkladu, ale mentálně ji přeneste do rohu soukromého domu v Oymyakonu (průměrná lednová teplota je -54 ° C, alespoň během období pozorování - 82). Situaci zhoršují dveře do ulice a okno, ze kterého je vidět veselých pastevců sobů.
Již jsme dosáhli základního výkonu s přihlédnutím pouze k objemu místnosti: 1488 wattů.
Okno a dveře přidávají 300 wattů. 1488 + 300 = 1788.
Soukromý dům. Studená podlaha a únik tepla přes střechu. 1788x1,5 = 2682.
Úhel domu nás donutí použít faktor 1,3. 2682x1,3 = 3486,6 wattů.
Mimochodem, v rohových místnostech by měla být topná zařízení namontována na obou vnějších stěnách.
A konečně, teplé a jemné klima Oymyakonsky ulus v Jakutsku nás vede k myšlence, že získaný výsledek lze vynásobit regionálním koeficientem 2,0. K vytápění malé místnosti je zapotřebí 6973,2 W!
S výpočtem počtu topných radiátorů jsme již obeznámeni. Celkový počet litinových nebo hliníkových profilů bude 6973,2 / 180 = 39 zaoblených profilů. S délkou sekce 93 mm bude mít akordeon pod oknem délku 3,6 metru, to znamená, že se sotva vejde na delší stěny ...
«>
"- Deset sekcí?" Dobrý začátek! “ - s takovou frází obyvatel Yakutia okomentuje tuto fotografii.
