תכנון וחישוב תרמי של מערכת חימום הוא שלב חובה בסידור חימום הבית. המשימה העיקרית של פעילויות המחשוב היא לקבוע את הפרמטרים האופטימליים של הדוד ומערכת הרדיאטור.
אתה חייב להודות שבמבט ראשון זה נראה שרק מהנדס יכול לעשות חישוב הנדסת חום. עם זאת, לא הכל כל כך מסובך. בידיעת אלגוריתם הפעולות, יתברר לבצע באופן עצמאי את החישובים הדרושים.
המאמר מתאר בפירוט את הליך החישוב ומספק את כל הנוסחאות הדרושות. להבנה טובה יותר, הכנו דוגמה לחישוב תרמי לבית פרטי.
נורמות של משטרי טמפרטורה בחצרים
לפני ביצוע חישובים כלשהם של פרמטרי המערכת, יש צורך, לכל הפחות, לדעת את סדר התוצאות הצפויות, וכן שיהיו מאפיינים סטנדרטיים זמינים של כמה ערכים טבלאיים שיש להחליף בנוסחאות. או להיות מונחה על ידם.
לאחר שביצענו חישובים של פרמטרים עם קבועים כאלה, אפשר להיות בטוחים באמינות הפרמטר הדינמי או הקבוע המבוקש של המערכת.
עבור הנחות למטרות שונות, ישנם תקני התייחסות למשטרי הטמפרטורה של שטחי מגורים ולא מגורים. נורמות אלה מעוגנות במה שמכונה GOST.
עבור מערכת חימום, אחד הפרמטרים הגלובליים הללו הוא טמפרטורת החדר, אשר חייבת להיות קבועה ללא קשר לעונה ולתנאי הסביבה.
על פי ויסות התקנים והכללים הסניטריים, ישנם הבדלים בטמפרטורה ביחס לעונות הקיץ והחורף. מערכת המיזוג אחראית על משטר הטמפרטורה של החדר בעונת הקיץ, עקרון החישוב שלו מתואר בפירוט במאמר זה.
אבל טמפרטורת החדר בחורף מסופקת על ידי מערכת החימום. לכן, אנו מעוניינים בטווחי הטמפרטורות ובסובלנותם לסטיות לעונת החורף.
מרבית מסמכי הרגולציה קובעים את טווחי הטמפרטורה הבאים המאפשרים לאדם להיות נוח בחדר.
למתחמים שאינם למגורים מסוג משרד בשטח של עד 100 מ"ר:
- 22-24 מעלות צלזיוס - טמפרטורת אוויר אופטימלית;
- 1 מעלות צלזיוס - תנודות מותרות.
עבור הנחות משרדיות בשטח של יותר מ 100 מ"ר, הטמפרטורה היא 21-23 מעלות צלזיוס. במקומות שאינם למגורים מסוג תעשייתי טווחי הטמפרטורות שונים מאוד בהתאם למטרת השטח ולתקני הגנת העבודה שנקבעו.
לכל אדם טמפרטורת החדר הנוחה שלו. מישהו אוהב את זה שיהיה חם מאוד בחדר, למישהו נוח כשהחדר קריר - כל זה די אינדיבידואלי
באשר למגורים: דירות, בתים פרטיים, אחוזות וכו ', ישנם טווחי טמפרטורה מסוימים הניתנים להתאמה בהתאם לרצון התושבים.
ובכל זאת עבור הנחות ספציפיות של דירה ובית יש לנו:
- 20-22 מעלות צלזיוס - סלון, כולל חדר ילדים, סובלנות ± 2 ° C -
- 19-21 מעלות צלזיוס - מטבח, שירותים, סובלנות ± 2 ° C;
- 24-26 מעלות צלזיוס - חדר אמבטיה, מקלחת, בריכת שחייה, סובלנות ± 1 מעלות צלזיוס;
- 16-18 מעלות צלזיוס - מסדרונות, מסדרונות, גרמי מדרגות, מחסנים, סובלנות + 3 מעלות צלזיוס
חשוב לציין כי ישנם מספר פרמטרים בסיסיים נוספים המשפיעים על הטמפרטורה בחדר ועליהם עליכם להתמקד בעת חישוב מערכת החימום: לחות (40-60%), ריכוז החמצן ופחמן הדו חמצני באוויר. (250: 1), מהירות התנועה של מסת האוויר (0.13-0.25 מ 'לשנייה) וכו'.
חישוב מכשירי חימום
- סוג דוד - רדיאטור ברזל יצוק חתך MS-140-AO;
שטף חום מותנה נומינלי של אלמנט אחד במכשיר Qн.у. = 178 W;
אורך של רכיב מכשיר אחד l
= 96 מ"מ.
St14
2) זרימת מים המונית:
כאשר cf הוא קיבולת החום הספציפית של מים (= 4.19 kJ / kg ° C);
tg ו- to - טמפרטורות מים בכניסה לעלייה ובציאה ממנו;
β1 הוא מקדם החשבונאות לגידול בזרימת החום של מכשירי חימום מותקנים כתוצאה מעיגול הערך המחושב כלפי מעלה;
β2 - מקדם חשבונאות לאובדן חום נוסף של מכשירי חימום בגדרות חיצוניות.
- טמפרטורת מים ממוצעת בכל מכשיר עולה:
tav = 0.5 *
=0,5* (105 + 70) = 87,5
3) ההבדל בין הטמפרטורה הממוצעת של המים במכשיר לטמפרטורת האוויר בחדר:
∆tav = tav - גוון
∆tav = 87.5 - 23 = 64.5 ° C
4) שטף חום סמלי נדרש
איפה
ל - מקדם הפחתה מורכב Qn.pr. לתנאי עיצוב
כאשר n, p ו- c הם ערכים המתאימים לסוג מסוים של מכשירי חימום
ב - מקדם חשבונאות של לחץ אטמוספרי באזור נתון
ψ - מקדם חשבונאות לכיוון התנועה של נוזל הקירור במכשיר
עבור מערכת חימום מים בצינור אחד, זרימת המים המונית העוברת דרך המכשיר המחושב Gpr, ק"ג / שעה
5) מספר מינימלי של קטעי תנור חובה:
איפה
4
- גורם תיקון, תוך התחשבות בשיטת ההתקנה של המכשיר, עם התקנה פתוחה של המכשיר 4 = 1.0; 3 - גורם תיקון, תוך התחשבות במספר החלקים בהתקן, הנלקח בערך משוער
(עבור nsec> 15).
,
;
,
;
,
.
חישוב אובדן חום בבית
על פי החוק השני של התרמודינמיקה (פיסיקה בית ספרית), אין העברה ספונטנית של אנרגיה מחפצים מיני או מאקרו מחוממים פחות. מקרה מיוחד של חוק זה הוא "השאיפה" ליצור שיווי משקל טמפרטורה בין שתי מערכות תרמודינמיות.
לדוגמא, המערכת הראשונה היא סביבה עם טמפרטורה של -20 מעלות צלזיוס, המערכת השנייה היא בניין עם טמפרטורה פנימית של + 20 מעלות צלזיוס. על פי החוק הנ"ל שתי מערכות אלו ישתדלו לאזן באמצעות חילופי אנרגיה. זה יקרה בעזרת איבוד חום מהמערכת השנייה והתקררות בראשונה.
ניתן לומר באופן חד משמעי כי טמפרטורת הסביבה תלויה בקו הרוחב בו ממוקם הבית הפרטי. והפרש הטמפרטורה משפיע על כמות דליפת החום מהבניין (+)
אובדן חום פירושו שחרור לא רצוני של חום (אנרגיה) מאובייקט כלשהו (בית, דירה). עבור דירה רגילה, תהליך זה אינו כל כך "מורגש" בהשוואה לבית פרטי, שכן הדירה ממוקמת בתוך הבניין והיא "צמודה" לדירות אחרות.
בבית פרטי החום "בורח" במידה זו או אחרת דרך הקירות החיצוניים, הרצפה, הגג, החלונות והדלתות.
לדעת את כמות אובדן החום לתנאי מזג האוויר השליליים ביותר ומאפייני התנאים הללו, ניתן לחשב את עוצמת מערכת החימום בדיוק רב.
אז נפח נזילות החום מהבניין מחושב לפי הנוסחה הבאה:
Q = Qfloor + Qwall + Qwindow + Qroof + Qdoor + ... + Qiאיפה
צ'י - נפח אובדן החום מהמראה האחיד של מעטפת הבניין.
כל רכיב בנוסחה מחושב על ידי הנוסחה:
Q = S * ∆T / R.איפה
- ש - נזילות תרמיות, V;
- ס - שטח של סוג מסוים של מבנה, מ"ר. M;
- ∆T - הפרש טמפרטורה בין האוויר הסביבתי לאוויר הפנימי, ° C;
- ר - עמידות תרמית של סוג מסוים של מבנה, m2 * ° C / W.
מומלץ לקחת את הערך של עמידות תרמית לחומרים קיימים בפועל משולחנות עזר.
בנוסף, ניתן להשיג עמידות תרמית באמצעות היחס הבא:
R = d / kאיפה
- ר - עמידות תרמית, (m2 * K) / W;
- k - מקדם מוליכות תרמית של החומר, W / (m2 * K);
- ד האם עובי החומר הזה, מ.
בבתים ישנים יותר עם מבנה גג לח, דליפת חום מתרחשת דרך החלק העליון של הבניין, כלומר דרך הגג ועליית הגג. ביצוע אמצעים לחימום התקרה או בידוד תרמי של גג עליית הגג פותר בעיה זו.
אם אתה מבודד את שטח עליית הגג ואת הגג, אז ניתן להפחית משמעותית את אובדן החום הכולל מהבית.
ישנם עוד כמה סוגים של אובדן חום בבית דרך סדקים במבנים, מערכת אוורור, מכסה מנוע למטבח, פתיחת חלונות ודלתות. אך אין טעם לקחת בחשבון את נפחם, מכיוון שהם מהווים לא יותר מ -5% מסך הדליפות החום העיקריות.
נוסחת חישוב
תקני צריכת אנרגיה חום
עומסי חום מחושבים תוך התחשבות בכוח יחידת החימום ואיבודי החום של הבניין. לכן, על מנת לקבוע את כוחו של הדוד המעוצב, יש להכפיל את אובדן החום של הבניין בגורם מכפל של 1.2. מדובר במעין עתודה ששווה 20%.
מדוע מקדם כזה הכרחי? בעזרתו תוכלו:
- צפו את ירידת לחץ הגז בצינור. אחרי הכל, בחורף יש יותר צרכנים, וכולם מנסים לקחת יותר דלק מאחרים.
- לשנות את משטר הטמפרטורות בתוך הבית.
אנו מוסיפים כי הפסדי חום אינם ניתנים לפיזור אחיד בכל מבנה הבניין. ההבדל במדדים יכול להיות גדול למדי. הנה כמה דוגמאות:
- עד 40% מהחום עוזב את הבניין דרך הקירות החיצוניים.
- דרך קומות - עד 10%.
- הדבר נכון גם לגבי הגג.
- דרך מערכת האוורור - עד 20%.
- דרך דלתות וחלונות - 10%.
חומרים (עריכה)
אז הבנו את מבנה הבניין והגענו למסקנה חשובה מאוד כי הפסדי החום שיש לפצות עליהם תלויים בארכיטקטורה של הבית עצמו ובמיקומו. אך הרבה נקבע גם על ידי חומרי הקירות, הגג והרצפה, כמו גם נוכחותם או היעדרם של בידוד תרמי.
זה גורם חשוב.
לדוגמה, בואו נגדיר את המקדמים המפחיתים את אובדן החום, תלוי במבני החלונות:
- חלונות עץ רגילים עם זכוכית רגילה. לצורך חישוב אנרגיית חום במקרה זה משתמשים במקדם השווה ל- 1.27. כלומר, באמצעות סוג זה של זיגוג, נזילות אנרגיה תרמית, השוות ל -27% מהסך הכל.
- אם מותקנים חלונות פלסטיק עם חלונות עם זיגוג כפול, מקדם 1.0 משמש.
- אם מותקנים חלונות פלסטיק מפרופיל של שישה חדרים ועם יחידת זיגוג כפול עם שלושה חדרים, נלקח מקדם של 0.85.
אנחנו הולכים רחוק יותר, מתמודדים עם החלונות. קיים קשר מובהק בין אזור החדר לאזור זיגוג החלונות. ככל שהמיקום השני גדול יותר, כך אובדן החום של הבניין גבוה יותר. וכאן יש יחס מסוים:
- אם לשטח החלונות ביחס לשטח הרצפה יש אינדיקטור של 10% בלבד, אז מקדם 0.8 משמש לחישוב תפוקת החום של מערכת החימום.
- אם היחס הוא בטווח של 10-19%, אז מוחל גורם של 0.9.
- ב -20% - 1.0.
- בשיעור של 30% - 2.
- ב- 40% - 1.4.
- ב 50% - 1.5.
וזה רק החלונות. ויש גם השפעה של החומרים המשמשים בבניית הבית על העומסים התרמיים. אנו מניחים אותם בטבלה, שם ממוקמים חומרי הקיר עם ירידה באיבודי החום, מה שאומר שמקדם שלהם יקטן גם:
| סוג חומר הבנייה | מְקַדֵם |
| קוביות בטון או לוחות קיר | 1.25 עד 1.5 |
| בית גושים מעץ | 1,2 |
| קיר לבנים וחצי | 1,5 |
| שתי לבנים וחצי | 1,1 |
| גושי בטון קצף | 1,0 |
כפי שאתה יכול לראות, ההבדל מהחומרים המשמשים הוא משמעותי. לכן, גם בשלב העיצוב של הבית, יש צורך לקבוע בדיוק מאיזה חומר הוא ייבנה. כמובן שבונים רבים בונים בית על פי תקציב הבנייה. אבל עם פריסות כאלה, כדאי לשנות את זה. מומחים מבטיחים כי עדיף להשקיע בתחילה על מנת לקצור אחר כך את היתרונות של חסכון מפעילות הבית.יתר על כן, מערכת החימום בחורף היא אחד מסעיפי ההוצאות העיקריים.
גדלי החדרים ומספר הקומות של הבניין
תרשים מערכת חימום
לכן, אנו ממשיכים להבין את המקדמים המשפיעים על נוסחת חישוב החום. כיצד גודל החדר משפיע על עומס החום?
- אם גובה התקרות בביתך אינו עולה על 2.5 מטר, אז מקבלים בחשבון מקדם 1.0.
- בגובה 3 מ 'כבר לוקחים 1.05. הבדל קל, אך הוא משפיע משמעותית על הפסדי החום אם השטח הכולל של הבית גדול מספיק.
- בגובה 3.5 מ '- 1.1.
- בגובה 4.5 מ '-2.
אך אינדיקטור כזה כמו מספר הקומות של בניין משפיע על אובדן החום של חדר בדרכים שונות. כאן יש צורך לקחת בחשבון לא רק את מספר הקומות, אלא גם את מקומו של החדר, כלומר באיזו קומה הוא ממוקם. לדוגמא, אם זהו חדר בקומה הראשונה, ובבית עצמו יש שלוש עד ארבע קומות, אז נעשה שימוש במקדם של 0.82 לחישוב.
כפי שאתה יכול לראות, על מנת לחשב במדויק את אובדן החום של בניין, עליך להחליט על גורמים שונים. ויש לקחת את כולם בחשבון. אגב, לא שקלנו את כל הגורמים שמפחיתים או מגבירים את אובדן החום. אך נוסחת החישוב עצמה תלויה בעיקר בשטח הבית המחומם ובמחוון, הנקרא הערך הספציפי של הפסדי החום. אגב, בנוסחה זו היא סטנדרטית ושווה ל 100 ואט / מ"ר. כל שאר מרכיבי הנוסחה הם מקדמים.
קביעת כוח הדוד
כדי לשמור על הפרש הטמפרטורה בין הסביבה לטמפרטורה בתוך הבית, יש צורך במערכת חימום אוטונומית השומרת על הטמפרטורה הרצויה בכל חדר בבית פרטי.
הבסיס של מערכת החימום הוא סוגים שונים של דוודים: דלק נוזלי או מוצק, חשמל או גז.
הדוד הוא היחידה המרכזית של מערכת החימום המייצרת חום. המאפיין העיקרי של הדוד הוא כוחו, כלומר קצב ההמרה של כמות החום ליחידת זמן.
לאחר חישוב עומס החום לחימום, אנו מקבלים את הכוח המדורג הנדרש של הדוד.
עבור דירה מרובת חדרים רגילה, כוח הדוד מחושב באמצעות השטח והספק ספציפי:
Рkotla = (Sroom * Rudelnaya) / 10איפה
- חדרי S- השטח הכולל של החדר המחומם;
- רודלנה- צפיפות כוח יחסית לתנאי אקלים.
אך נוסחה זו אינה מביאה בחשבון הפסדי חום, אשר מספיקים בבית פרטי.
יש קשר נוסף שלוקח פרמטר זה בחשבון:
Рboiler = (Qloss * S) / 100איפה
- רקוטלה- כוח הדוד;
- קלוס- איבוד חום;
- ס - אזור מחומם.
יש להגדיל את התפוקה המדורג של הדוד. המלאי נחוץ אם אתם מתכננים להשתמש בדוד לחימום מים לחדר הרחצה והמטבח.
ברוב מערכות החימום לבתים פרטיים, מומלץ להשתמש במיכל הרחבה בו יאוחסן אספקת נוזל קירור. כל בית פרטי זקוק לאספקת מים חמים
על מנת לספק את עתודת הכוח של הדוד, יש להוסיף את גורם הבטיחות K לנוסחה האחרונה:
Rboiler = (Qloss * S * K) / 100איפה
ל - יהיה שווה ל- 1.25, כלומר תפוקת הדוד המשוערת תוגדל ב -25%.
לפיכך, עוצמת הדוד מאפשרת לשמור על טמפרטורת האוויר הסטנדרטית בחדרי הבניין, כמו גם להחזיק נפח ראשוני ונוסף של מים חמים בבית.
שיטת חישוב
כדי לחשב את אנרגיית החום לחימום, יש צורך לקחת את האינדיקטורים של דרישת החום של חדר נפרד. במקרה זה, יש להפחית מהנתונים את העברת החום של צינור החום, הנמצא בחדר זה.
שטח המשטח המשחרר חום יהיה תלוי בכמה גורמים - קודם כל בסוג המכשיר בו משתמשים, בעקרון חיבורו לצינורות ובאופן הימצאו בחדר. יש לציין כי כל הפרמטרים הללו משפיעים גם על צפיפות שטף החום המגיע מהמכשיר.
חישוב תנורי חימום במערכת החימום - ניתן לקבוע את העברת החום של התנור Q באמצעות הנוסחה הבאה:
Qпр = qпр * Ap.
עם זאת, ניתן להשתמש בו רק אם ידוע על המדד של צפיפות פני השטח של מכשיר החימום qpr (W / m2).
מכאן תוכלו לחשב גם את השטח המחושב Ap. חשוב להבין כי השטח המשוער של כל מכשיר חימום אינו תלוי בסוג נוזל הקירור.
Ap = Qnp / qnp,
שבו Qnp הוא רמת העברת החום של המכשיר הנדרש לחדר מסוים.
החישוב התרמי של החימום לוקח בחשבון שהנוסחה משמשת לקביעת העברת החום של המכשיר לחדר מסוים:
Qпр = Qп - µтр * Qпр
במקרה זה, מחוון ה- Qp הוא דרישת החום של החדר, Qtr הוא העברת החום הכוללת של כל האלמנטים של מערכת החימום הממוקמת בחדר. חישוב עומס החום על החימום מרמז כי זה כולל לא רק את הרדיאטור, אלא גם את הצינורות המחוברים אליו ואת צינור החום המעבר (אם קיים). בנוסחה זו, µtr הוא גורם תיקון המספק העברת חום חלקית מהמערכת, המחושבת לשמירה על טמפרטורת חדר קבועה. במקרה זה, גודל התיקון עשוי להשתנות בהתאם לאופן שבו בדיוק הונחו הצינורות של מערכת החימום בחדר. בפרט - בשיטה הפתוחה - 0.9; בתלם הקיר - 0.5; מוטבע בקיר בטון - 1.8.
חישוב כוח החימום הנדרש, כלומר העברת החום הכוללת (Qtr - W) של כל האלמנטים של מערכת החימום נקבעת באמצעות הנוסחה הבאה:
Qtr = µktr * µ * dn * l * (tg - tv)
בתוכו, ktr הוא אינדיקטור למקדם העברת החום של קטע מסוים בצינור הממוקם בחדר, dn הוא הקוטר החיצוני של הצינור, l הוא אורך החלק. האינדיקטורים tg והטלוויזיה מראים את הטמפרטורה של נוזל הקירור והאוויר בחדר.
הנוסחה Qtr = qw * lw + qg * lg משמשת לקביעת רמת העברת החום ממוליך החום הקיים בחדר. כדי לקבוע את האינדיקטורים, עליך להתייחס לספרות העיון המיוחדת. בה תוכלו למצוא את הגדרת הכוח התרמי של מערכת החימום - קביעת העברת חום אנכית (qw) ואופקית (qg) של צינור החום המונח בחדר. הנתונים שנמצאו מראים את העברת החום של 1 מטר מהצינור.
לפני חישוב gcal לחימום, במשך שנים רבות החישובים שבוצעו על פי הנוסחה Ap = Qnp / qnp ומדידות משטחי העברת החום של מערכת החימום בוצעו באמצעות יחידה קונבנציונאלית - מטר מרובע שווה ערך. במקרה זה, ה- ecm היה שווה בתנאי לפני השטח של מכשיר החימום עם העברת חום של 435 קק"ל / שעה (506 W). חישוב gcal לחימום מניח כי הפרש הטמפרטורה בין נוזל הקירור לאוויר (tg - tw) בחדר היה 64.5 מעלות צלזיוס, וצריכת המים היחסית במערכת הייתה שווה ל- Grel = l, 0.
חישוב עומסי חום לחימום מרמז כי במקביל, להתקני חימום צינורות חלקים ולוחות, שהעבירו חום גבוה יותר מאשר רדיאטורי הייחוס של תקופת ברית המועצות, היה שטח ECM שנבדל משמעותית מהאזור הפיזי שלהם . לפיכך, שטח ה- ECM של מכשירי חימום פחות יעילים היה נמוך משמעותית מהאזור הפיזי שלהם.
עם זאת, מדידה כפולה כזו של שטח מכשירי החימום ב 1984 הופשטה, וה- ECM בוטל. לפיכך, מאותו הרגע נמדד שטח המחמם רק במ"ר.
לאחר חישוב שטח מכשיר החימום הדרוש לחדר ומחושב הכוח התרמי של מערכת החימום, תוכלו להמשיך לבחירת הרדיאטור הדרוש מתוך קטלוג גופי החימום.
במקרה זה מתברר שלרוב שטח הפריט שנרכש מתגלה כגדול יותר מזה שהושג בחישובים. זה קל למדי להסביר - אחרי הכל, תיקון כזה נלקח בחשבון מראש על ידי הכנסת מקדם µ1 מכפיל לנוסחאות.
רדיאטורי חתך נפוצים מאוד כיום.אורכם תלוי ישירות במספר החלקים המשמשים. כדי לחשב את כמות החום לחימום - כלומר לחשב את מספר החלקים האופטימלי עבור חדר מסוים, משתמשים בנוסחה:
N = (Ap / a1) (µ 4 / µ 3)
כאן a1 הוא השטח של קטע אחד של הרדיאטור שנבחר להתקנה פנימית. נמדד ב מ"ר. µ 4 הוא גורם התיקון שמוצג לשיטת ההתקנה של רדיאטור החימום. µ 3 - גורם תיקון, המציין את המספר האמיתי של החלקים ברדיאטור (µ3 - 1.0, בתנאי ש- Ap = 2.0 m2). עבור רדיאטורים סטנדרטיים מסוג M-140, פרמטר זה נקבע על פי הנוסחה:
μ 3 = 0.97 + 0.06 / Ap
בבדיקות תרמיות משתמשים ברדיאטורים סטנדרטיים המורכבים מממוצע של 7-8 מקטעים. כלומר, חישוב צריכת החום לחימום שנקבע על ידינו - כלומר מקדם העברת החום, אמיתי רק עבור רדיאטורים בגודל זה בדיוק.
יש לציין כי בעת שימוש ברדיאטורים עם פחות קטעים, נצפית עלייה קלה ברמת העברת החום.
זאת בשל העובדה שבקטעים הקיצוניים זרימת החום פעילה מעט יותר. בנוסף, הקצוות הפתוחים של הרדיאטור תורמים להעברת חום גדולה יותר לאוויר החדר. אם מספר הקטעים גדול יותר, יש היחלשות הזרם בקטעים הקיצוניים. בהתאם לכך, על מנת להשיג את רמת העברת החום הנדרשת, הרציונלי ביותר הוא עלייה קלה באורך הרדיאטור על ידי הוספת חלקים, אשר לא ישפיעו על כוחה של מערכת החימום.
עבור אותם רדיאטורים, ששטחם של קטע אחד הוא 0.25 מ"ר, יש נוסחה לקביעת המקדם µ3:
μ3 = 0.92 + 0.16 / Ap
אך יש לזכור כי זה נדיר ביותר כאשר משתמשים בנוסחה זו מתקבל מספר שלם של חלקים. לרוב, הכמות הנדרשת מתגלה כשברירית. חישוב התקני החימום של מערכת החימום מניח כי מותרת ירידה קלה (לא יותר מ -5%) במקדם Ap לקבלת תוצאה מדויקת יותר. פעולה זו מובילה להגבלת רמת הסטייה של מחוון הטמפרטורה בחדר. לאחר חישוב החום לחימום החדר, לאחר קבלת התוצאה, מותקן רדיאטור עם מספר החלקים קרוב ככל האפשר לערך שהתקבל.
חישוב כוח החימום לפי שטח מניח כי הארכיטקטורה של הבית מציבה תנאים מסוימים על התקנת הרדיאטורים.
בפרט, אם יש נישה חיצונית מתחת לחלון, אז אורך הרדיאטור צריך להיות קטן מאורך הנישה - לא פחות מ- 0.4 מ '. מצב זה תקף רק לצנרת ישירה לרדיאטור. אם משתמשים בקו אוויר עם ברווז, ההבדל באורך הנישה והרדיאטור צריך להיות לפחות 0.6 מ '. במקרה זה, יש להבחין בקטעים הנוספים כרדיאטור נפרד.
עבור דגמים בודדים של רדיאטורים, הנוסחה לחישוב החום לחימום - כלומר, קביעת האורך, אינה חלה, מכיוון שפרמטר זה נקבע מראש על ידי היצרן. זה חל באופן מלא על רדיאטורים מסוג RSV או RSG. עם זאת, לעיתים קרובות ישנם מקרים בהם ניתן להגדיל את שטח מכשיר החימום מסוג זה, פשוט משתמשים בהתקנה מקבילה של שני לוחות זה לצד זה.
אם רדיאטור פנל נקבע כיחיד שמותר לחדר נתון, אז לקביעת מספר הרדיאטורים הנדרשים, נעשה שימוש באופן הבא:
N = Ap / a1.
במקרה זה, שטח הרדיאטור הוא פרמטר ידוע. במקרה שמותקנים שני גושי רדיאטור מקבילים, מדד Ap מוגדל, וקובע את מקדם העברת החום המופחת.
במקרה של שימוש בקונווקטורים עם מעיל, חישוב כוח החימום לוקח בחשבון שאורכם נקבע אך ורק על ידי טווח הדגמים הקיים. בפרט, קונווקטור הרצפה "Rhythm" מוצג בשני דגמים באורך מעטה של 1 מ 'ו- 1.5 מ'. קונווקטורי קיר עשויים גם להיות שונים זה מזה.
במקרה של שימוש בקונווקטור ללא מעטפת, יש נוסחה המסייעת לקבוע את מספר האלמנטים של המכשיר, ולאחר מכן ניתן לחשב את כוחה של מערכת החימום:
N = Ap / (n * a1)
כאן n הוא מספר השורות ושכבות האלמנטים המרכיבות את שטח הכונן. במקרה זה, a1 הוא השטח של צינור או אלמנט אחד. יחד עם זאת, בעת קביעת השטח המחושב של הקונווקטור, יש צורך לקחת בחשבון לא רק את מספר האלמנטים שלו, אלא גם את שיטת החיבור שלהם.
אם משתמשים במתקן צינור חלק במערכת חימום, משך צינור החימום שלו מחושב כדלקמן:
l = Ap * µ4 / (n * a1)
µ4 הוא גורם תיקון המוצג בנוכחות כיסוי צינור דקורטיבי; n הוא מספר השורות או שכבות צינורות החימום; a1 הוא פרמטר המאפיין את השטח של מטר אחד של צינור אופקי בקוטר קבוע מראש.
כדי להשיג מספר מדויק יותר (ולא מספר חלקי), מותרת ירידה קלה (לא יותר מ- 0.1 מ"ר או 5%) במחוון A.
תכונות של מבחר הרדיאטורים
רדיאטורים, פאנלים, מערכות חימום תת רצפתי, קונווקטורים וכו 'הם רכיבים סטנדרטיים לאספקת חום בחדר. החלקים הנפוצים ביותר של מערכת חימום הם רדיאטורים.
גוף הקירור הוא מבנה חלול מיוחד מסוג חלול העשוי מסגסוגת פיזור חום גבוהה. הוא עשוי מפלדה, אלומיניום, ברזל יצוק, קרמיקה וסגסוגות אחרות. עקרון הפעולה של רדיאטור חימום מצטמצם לקרינת האנרגיה של נוזל הקירור לחלל החדר דרך "עלי הכותרת".
רדיאטור חימום אלומיניום ובי-מטאלי החליף רדיאטורים מברזל יצוק מסיבי. קלות ייצור, פיזור חום גבוה, בנייה טובה ועיצוב הפכו מוצר זה לכלי פופולרי ונרחב להפעלת חום בתוך הבית.
ישנן מספר שיטות לחישוב רדיאטורי חימום בחדר. רשימת השיטות שלהלן ממוינת לפי סדר הגדלת הדיוק החישובי.
אפשרויות חישוב:
- לפי אזור... N = (S * 100) / C, כאשר N הוא מספר החלקים, S הוא שטח החדר (m2), C הוא העברת החום של קטע אחד של הרדיאטור (W, שנלקח מהדרכון או תעודת מוצר), 100 וואט הוא כמות זרימת החום, הדרושה לחימום 1 מ"ר (ערך אמפירי). נשאלת השאלה: כיצד לקחת בחשבון את גובה תקרת החדר?
- לפי נפח... N = (S * H * 41) / C, כאשר N, S, C - באופן דומה. H הוא גובה החדר, 41 W הוא כמות שטף החום הנדרש לחימום 1 מ"ק (ערך אמפירי).
- על פי הסיכויים... N = (100 * S * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C, כאשר N, S, C ו- 100 דומים. k1 - תוך התחשבות במספר התאים ביחידת הזכוכית של חלון החדר, k2 - בידוד תרמי של הקירות, k3 - היחס בין שטח החלונות לשטח החדר, k4 - טמפרטורת תת-אפס הממוצעת בשבוע הקר ביותר של החורף, k5 - מספר הקירות החיצוניים של החדר (אשר "יוצאים" לרחוב), k6 - סוג החדר למעלה, k7 - גובה התקרה.
זו הדרך המדויקת ביותר לחישוב מספר הקטעים. מטבע הדברים, תוצאות חישוב חלקיות מעוגלות תמיד למספר השלם הבא.
חישוב הידראולי של אספקת המים
כמובן, "התמונה" של חישוב החום לחימום אינה יכולה להיות שלמה ללא חישוב מאפיינים כמו נפח ומהירות מוביל החום. ברוב המקרים נוזל הקירור הוא מים רגילים במצב צבירה נוזלי או גזי.
מומלץ לחשב את הנפח האמיתי של נושא החום באמצעות סיכום כל החללים במערכת החימום. בעת שימוש בדוד מעגל יחיד, זו האפשרות הטובה ביותר. בעת שימוש בדודי מעגל כפול במערכת החימום, יש צורך לקחת בחשבון את צריכת המים החמים למטרות היגייניות ומטרות ביתיות אחרות.
חישוב נפח המים המחומם באמצעות דוד מעגל כפול בכדי לספק לתושבים מים חמים ולחמם את נוזל הקירור נעשה על ידי סיכום הנפח הפנימי של מעגל החימום והצרכים האמיתיים של המשתמשים במים מחוממים.
נפח המים החמים במערכת החימום מחושב לפי הנוסחה:
W = k * Pאיפה
- W - נפח נושא החום;
- פ - כוח דוד הדוד;
- k - גורם הספק (מספר ליטרים ליחידת כוח הוא 13.5, טווח - 10-15 ליטר).
כתוצאה, הנוסחה הסופית נראית כך:
W = 13.5 * P
קצב הזרימה של אמצעי החימום הוא ההערכה הדינמית הסופית של מערכת החימום, המאפיינת את קצב זרימת הנוזל במערכת.
ערך זה עוזר לאמוד את סוג הצינור וקוטרו:
V = (0.86 * P * μ) / ∆Tאיפה
- פ - כוח הדוד;
- μ - יעילות הדוד;
- ∆T - הפרש הטמפרטורה בין מי האספקה למים החוזרים.
באמצעות שיטות החישוב ההידראוליות לעיל ניתן יהיה להשיג פרמטרים אמיתיים, שהם "היסוד" של מערכת החימום העתידית.
דוגמא לעיצוב תרמי
כדוגמא לחישוב חום, יש בית רגיל בן קומה אחת עם ארבעה סלונים, מטבח, חדר אמבטיה, "גן חורף" וחדרי שירות.
התשתית עשויה לוח בטון מזוין מונוליטי (20 ס"מ), הקירות החיצוניים הם בטון (25 ס"מ) עם טיח, הגג עשוי קורות עץ, הגג הוא מתכת וצמר מינרלי (10 ס"מ)
בואו נקבע את הפרמטרים הראשוניים של הבית, הדרושים לחישובים.
מידות הבניין:
- גובה הרצפה - 3 מ ';
- חלון קטן של חזית ובניין הבניין 1470 * 1420 מ"מ;
- חלון חזית גדול 2080 * 1420 מ"מ;
- דלתות כניסה 2000 * 900 מ"מ;
- דלתות אחוריות (יציאה למרפסת) 2000 * 1400 (700 + 700) מ"מ.
רוחב הבניין הכולל הוא 9.5 מ"ר, אורכו 16 מ"ר. רק חדרי מגורים (4 יח '), חדר אמבטיה ומטבח יחוממו.
כדי לחשב במדויק את אובדן החום על הקירות מאזור הקירות החיצוניים, עליכם להפחית את שטח כל החלונות והדלתות - זהו סוג אחר של חומר עם עמידות תרמית משלו.
אנו מתחילים בחישוב שטחי החומרים ההומוגניים:
- שטח קומה - 152 מ"ר;
- שטח הגג - 180 מ"ר, תוך התחשבות בגובה עליית הגג של 1.3 מ 'ורוחב הזרוע - 4 מ';
- שטח חלון - 3 * 1.47 * 1.42 + 2.08 * 1.42 = 9.22 מ"ר;
- שטח הדלת - 2 * 0.9 + 2 * 2 * 1.4 = 7.4 מ"ר.
שטח הקירות החיצוניים יהיה 51 * 3-9.22-7.4 = 136.38 מ"ר.
נעבור לחישוב אובדן חום עבור כל חומר:
- Qpol = S * ∆T * k / d = 152 * 20 * 0.2 / 1.7 = 357.65 W;
- Qroof = 180 * 40 * 0.1 / 0.05 = 14400 W;
- Qwindow = 9.22 * 40 * 0.36 / 0.5 = 265.54 W;
- Qdoor = 7.4 * 40 * 0.15 / 0.75 = 59.2 W;
וגם Qwall שווה ערך ל 136.38 * 40 * 0.25 / 0.3 = 4546. סכום כל הפסדי החום יהיה 19628.4 וולט.
כתוצאה מכך אנו מחשבים את עוצמת הדוד: 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 קילוואט.
אנו נחשב את מספר קטעי הרדיאטור עבור אחד החדרים. עבור כל השאר החישובים זהים. לדוגמה, חדר פינתי (פינת שמאל, תחתונה בתרשים) הוא 10.4 מ"ר.
מכאן, 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.
חדר זה דורש 9 חלקים של רדיאטור חימום עם תפוקת חום של 180 וואט.
אנו ממשיכים לחישוב כמות נוזל הקירור במערכת - W = 13.5 * P = 13.5 * 21 = 283.5 ליטר. המשמעות היא שמהירות נוזל הקירור תהיה: V = (0.86 * P * μ) / ∆T = (0.86 * 21000 * 0.9) /20=812.7 ליטר.
כתוצאה מכך, מחזור מלא של כל נפח נוזל הקירור במערכת יהיה שווה ערך ל -2.87 פעמים בשעה.
מבחר מאמרים על חישוב תרמי יעזור לקבוע את הפרמטרים המדויקים של אלמנטים של מערכת החימום:
- חישוב מערכת החימום של בית פרטי: כללים ודוגמאות חישוב
- חישוב תרמי של בניין: פרטים ונוסחאות לביצוע חישובים + דוגמאות מעשיות
חישוב תפוקת החום
נשקול כמה שיטות חישוב המתחשבות במספר משתנים שונה.
לפי אזור
החישוב לפי שטח מבוסס על תקנים וכללים סניטריים, בהם הרוסים אומרים בלבן: קילוואט אחד של עוצמה תרמית צריך ליפול על 10 מ"ר משטח החדר (100 וואט למ"ר).
הבהרה: בחישוב נעשה שימוש במקדם התלוי באזור הארץ. עבור האזורים הדרומיים הוא 0.7 - 0.9, עבור המזרח הרחוק - 1.6, עבור יקוטיה וצ'וקוטקה - 2.0.
ככל שהטמפרטורה בחוץ נמוכה יותר, כך אובדן החום גדול יותר.
ברור שהשיטה נותנת שגיאה משמעותית מאוד:
- זיגוג פנורמי בחוט אחד ייתן בבירור אובדן חום גדול יותר בהשוואה לקיר מוצק.
- מיקום הדירה בתוך הבית לא נלקח בחשבון, אם כי ברור שאם יש קירות חמים של דירות שכנות בקרבת מקום, עם אותו מספר רדיאטורים זה יהיה הרבה יותר חם מאשר בחדר פינתי שיש בו קיר משותף עם הרחוב.
- לסיום, העיקר: החישוב נכון לגובה התקרה הסטנדרטי בבית שנבנה בברית המועצות, השווה 2.5 - 2.7 מטר. עם זאת, גם בתחילת המאה העשרים נבנו בתים בגובה התקרה 4 - 4.5 מטר, וגם סטלינקות עם תקרות של שלושה מטרים ידרשו חישוב מעודכן.
בואו עדיין נשתמש בשיטה לחישוב מספר חלקי הברזל יצוק של רדיאטורי החימום בחדר בגודל 3x4 מטר שנמצא בטריטוריה של קרסנודר.
השטח 3x4 = 12 מ"ר.
ההספק התרמי הנדרש של חימום הוא 12m2 x100W x0.7 מקדם אזורי = 840 וואט.
בהספק של קטע אחד של 180 וואט, אנחנו צריכים 840/180 = 4.66 חלקים. כמובן שנעגל את המספר למעלה - עד חמש.
עצה: בתנאי טריטוריה של קרסנודר, דלתא טמפרטורה בין חדר לסוללה של 70C אינה מציאותית. עדיף להתקין רדיאטורים עם מרווח של 30% לפחות.
עתודת הכוח התרמית לעולם אינה פוגעת. במידת הצורך, אתה יכול פשוט לסגור את השסתומים מול הרדיאטור.
חישוב פשוט לפי נפח
לא הבחירה שלנו.
חישוב נפח האוויר הכולל בחדר יהיה ברור יותר מדויק כבר מכיוון שהוא לוקח בחשבון את השונות בגובה התקרות. זה גם פשוט מאוד: עבור 1 מ"ק נפח, יש צורך ב -40 וואט של הספק מערכת החימום.
בואו נחשב את הכוח הנדרש לחדר שלנו ליד קרסנודאר עם הבהרה קלה: הוא ממוקם בסטלינקה שנבנתה בשנת 1960 וגובה התקרה של 3.1 מטר.
נפח החדר הוא 3x4x3.1 = 37.2 קוב.
בהתאם לכך, הרדיאטורים חייבים להיות בעלי קיבולת של 37.2x40 = 1488 וואט. בואו ניקח בחשבון את המקדם האזורי של 0.7: 1488x0.7 = 1041 וואט, או שישה חלקים של אימה עזה מברזל יצוק מתחת לחלון. למה אימה? המראה והדליפות התמידיות בין החלקים לאחר מספר שנות הפעלה אינם גורמים לעונג.
אם נזכור שמחיר קטע ברזל יצוק גבוה יותר מזה של רדיאטור חימום מיובא מאלומיניום או בימטאלי, הרעיון לקנות מכשיר חימום כזה באמת מתחיל לגרום לבהלה קלה.
חישוב נפח מעודן
חישוב מדויק יותר של מערכות חימום מתבצע תוך התחשבות במספר גדול יותר של משתנים:
- מספר הדלתות והחלונות. אובדן חום ממוצע דרך חלון בגודל סטנדרטי הוא 100 וואט, דרך דלת - 200.
- מיקום החדר בקצה הבית או בפינה יאלץ אותנו להשתמש במקדם של 1.1 - 1.3, תלוי בחומר ובעובי קירות המבנה.
- עבור בתים פרטיים משתמשים במקדם של 1.5, שכן אובדן החום דרך הרצפה והגג גבוה בהרבה. מעל ומתחת, אחרי הכל, לא דירות חמות, אלא הרחוב ...
ערך הבסיס הוא אותו 40 ואט למטר מעוקב ואותם גורמים אזוריים כמו בחישוב שטח החדר.
בואו נחשב את העוצמה התרמית של רדיאטורי חימום לחדר עם אותם המידות כמו בדוגמה הקודמת, אך נעביר אותו נפשית לפינת בית פרטי באוימיאקון (הטמפרטורה הממוצעת בינואר היא -54C, לפחות בתקופת התצפית - 82). המצב מחמיר על ידי הדלת לרחוב והחלון ממנו ניתן לראות את רועלי האיילים העליזים.
כבר השגנו את הכוח הבסיסי, תוך התחשבות רק בנפח החדר: 1488 וואט.
החלון והדלת מוסיפים 300 וואט. 1488 + 300 = 1788.
בית פרטי. רצפה קרה ודליפת חום דרך הגג. 1788x1.5 = 2682.
זווית הבית תאלץ אותנו להחיל גורם של 1.3. 2682x1.3 = 3486.6 וואט.
אגב, בחדרים פינתיים יש להתקין התקני חימום על שני הקירות החיצוניים.
לבסוף, האקלים החם והעדין של אולוס אומיאקונסקי מיאקוטיה מוביל אותנו לרעיון כי ניתן להכפיל את התוצאה המתקבלת במקדם אזורי של 2.0. נדרש 6973.2 וואט לחימום חדר קטן!
אנו מכירים כבר את חישוב מספר רדיאטורי החימום. המספר הכולל של חלקי ברזל יצוק או אלומיניום יהיה 6973.2 / 180 = 39 חלקים מעוגלים. עם אורך חתך של 93 מילימטרים, האקורדיון מתחת לחלון יהיה באורך של 3.6 מטר, כלומר בקושי יתאים לאורך הקירות הארוכים יותר ...
«>
“- עשרה קטעים? התחלה טובה!" - עם ביטוי כזה תושב יקוטיה יגיב על תמונה זו.
