Proiectarea și calculul termic al unui sistem de încălzire este o etapă obligatorie în amenajarea încălzirii unei case. Sarcina principală a activităților de calcul este de a determina parametrii optimi ai cazanului și ai sistemului de radiatoare.
Trebuie să recunoașteți că la prima vedere poate părea că numai un inginer poate face un calcul de inginerie termică. Cu toate acestea, nu totul este atât de complicat. Cunoscând algoritmul acțiunilor, se va dovedi să efectueze independent calculele necesare.
Articolul descrie în detaliu procedura de calcul și oferă toate formulele necesare. Pentru o mai bună înțelegere, am pregătit un exemplu de calcul termic pentru o casă privată.
Norme ale regimurilor de temperatură ale spațiilor
Înainte de efectuarea oricăror calcule ale parametrilor sistemului, este necesar, cel puțin, să cunoaștem ordinea rezultatelor așteptate, precum și să avem disponibile caracteristici standardizate ale unor valori tabulare care trebuie înlocuite în formule. sau să fie ghidați de ei.
După efectuarea calculelor parametrilor cu astfel de constante, se poate fi sigur de fiabilitatea parametrului constant sau dinamic al sistemului.
Pentru spații în diverse scopuri, există standarde de referință pentru regimurile de temperatură ale spațiilor rezidențiale și nerezidențiale. Aceste norme sunt consacrate în așa-numitele GOST.
Pentru un sistem de încălzire, unul dintre acești parametri globali este temperatura camerei, care trebuie să fie constantă indiferent de anotimp și condițiile ambientale.
Conform reglementărilor standardelor și regulilor sanitare, există diferențe de temperatură în raport cu anotimpurile de vară și de iarnă. Sistemul de aer condiționat este responsabil pentru regimul de temperatură al camerei în sezonul estival, principiul calculului său este descris în detaliu în acest articol.
Dar temperatura camerei în timpul iernii este asigurată de sistemul de încălzire. Prin urmare, ne interesează intervalele de temperatură și toleranțele acestora la abaterile din sezonul de iarnă.
Majoritatea documentelor de reglementare stipulează următoarele intervale de temperatură care permit unei persoane să se simtă confortabil într-o cameră.
Pentru spații nerezidențiale de tip birou cu o suprafață de până la 100 m2:
- 22-24 ° C - temperatura optimă a aerului;
- 1 ° C - fluctuația admisibilă.
Pentru spații de tip birou cu o suprafață mai mare de 100 m2, temperatura este de 21-23 ° C. Pentru spațiile nerezidențiale de tip industrial, intervalele de temperatură diferă foarte mult în funcție de scopul localului și de standardele de protecție a muncii stabilite.
Fiecare persoană are propria temperatură confortabilă a camerei. Cineva îi place să fie foarte cald în cameră, cineva se simte confortabil atunci când camera este rece - totul este destul de individual
În ceea ce privește spațiile rezidențiale: apartamente, case private, proprietăți etc., există anumite intervale de temperatură care pot fi ajustate în funcție de dorințele rezidenților.
Și totuși, pentru spațiile specifice unui apartament și o casă, avem:
- 20-22 ° C - camera de zi, inclusiv camera copiilor, toleranță ± 2 ° С -
- 19-21 ° C - bucătărie, toaletă, toleranță ± 2 ° С;
- 24-26 ° C - baie, duș, piscină, toleranță ± 1 ° С;
- 16-18 ° C - coridoare, holuri, scări, magazii, toleranță + 3 ° С
Este important să rețineți că există mai mulți parametri de bază care afectează temperatura din cameră și pe care trebuie să vă concentrați atunci când calculați sistemul de încălzire: umiditatea (40-60%), concentrația de oxigen și dioxid de carbon din aer (250: 1), viteza de deplasare a masei de aer (0,13-0,25 m / s) etc.
Calculul dispozitivelor de încălzire
- Tip încălzitor - radiator secțional din fontă MS-140-AO;
Fluxul de căldură condițional nominal al unui element al dispozitivului Qн.у. = 178 W;
Lungimea unui element de dispozitiv l
= 96 mm.
St14
2) Debitul de apă în masă:
unde cf este capacitatea specifică de căldură a apei (= 4,19 kJ / kg ° C);
tg și to - temperaturile apei la intrarea în ascensor și la ieșirea din acesta;
β1 este coeficientul de contabilizare a creșterii fluxului de căldură al dispozitivelor de încălzire instalate ca urmare a rotunjirii valorii calculate în sus;
β2 - coeficient de contabilizare a pierderilor suplimentare de căldură ale dispozitivelor de încălzire la gardurile externe.
- Temperatura medie a apei în fiecare dispozitiv de ridicare:
tav = 0,5 *
=0,5* (105 + 70) = 87,5
3) Diferența dintre temperatura medie a apei din dispozitiv și temperatura aerului din cameră:
∆tav = tav - nuanță
∆tav = 87,5 - 23 = 64,5 ° C
4) Fluxul de căldură nominal necesar
Unde
la - coeficient complex de reducere Qn.pr. la condițiile de proiectare
unde n, p și c sunt valori corespunzătoare unui anumit tip de dispozitive de încălzire
b - coeficientul de contabilizare a presiunii atmosferice într-o zonă dată
ψ - coeficientul de contabilitate pentru direcția de mișcare a lichidului de răcire din dispozitiv
Pentru un sistem de încălzire a apei cu o singură conductă, debitul masic de apă care trece prin dispozitivul calculat Gpr, kg / h
5) Numărul minim necesar de secțiuni de încălzire:
Unde
4
- factor de corecție, ținând cont de metoda de instalare a dispozitivului, cu instalarea dispozitivului deschis установке4 = 1.0; 3 - factor de corecție luând în considerare numărul de secțiuni din dispozitiv, luate la o valoare aproximativă
(pentru nsec> 15).
,
;
,
;
,
.
Calculul pierderii de căldură în casă
Conform celei de-a doua legi a termodinamicii (fizica școlii), nu există un transfer spontan de energie din mini-obiecte sau macro-obiecte mai puțin încălzite. Un caz special al acestei legi este „efortul” de a crea un echilibru de temperatură între două sisteme termodinamice.
De exemplu, primul sistem este un mediu cu o temperatură de -20 ° C, al doilea sistem este o clădire cu o temperatură internă de + 20 ° C. Conform legii de mai sus, aceste două sisteme se vor strădui să echilibreze prin schimbul de energie. Acest lucru se va întâmpla cu ajutorul pierderilor de căldură din al doilea sistem și al răcirii în primul sistem.
Se poate spune fără ambiguitate că temperatura ambiantă depinde de latitudinea la care se află casa privată. Iar diferența de temperatură afectează cantitatea de scurgeri de căldură din clădire (+)
Pierderea de căldură înseamnă eliberarea involuntară de căldură (energie) de la un obiect (casă, apartament). Pentru un apartament obișnuit, acest proces nu este atât de "vizibil" în comparație cu o casă privată, deoarece apartamentul este situat în interiorul clădirii și este "adiacent" altor apartamente.
Într-o casă privată, căldura „scapă” într-un grad sau altul prin pereții exteriori, podea, acoperiș, ferestre și uși.
Cunoscând cantitatea de pierderi de căldură pentru cele mai nefavorabile condiții meteorologice și caracteristicile acestor condiții, este posibil să se calculeze puterea sistemului de încălzire cu o precizie ridicată.
Deci, volumul scurgerilor de căldură din clădire este calculat folosind următoarea formulă:
Q = Qfloor + Qwall + Qwindow + Qroof + Qdoor +… + QiUnde
Qi - volumul pierderii de căldură dintr-un tip uniform de anvelopă a clădirii.
Fiecare componentă a formulei este calculată prin formula:
Q = S * ∆T / RUnde
- Î - scurgeri termice, V;
- S - aria unui anumit tip de structură, mp m;
- ∆T - diferența de temperatură între aerul ambiant și cel interior, ° C;
- R - rezistența termică a unui anumit tip de structură, m2 * ° C / W.
Se recomandă ca valoarea rezistenței termice pentru materialele existente să fie luată din tabelele auxiliare.
În plus, rezistența termică poate fi obținută utilizând următorul raport:
R = d / kUnde
- R - rezistență termică, (m2 * K) / W;
- k - coeficientul de conductivitate termică a materialului, W / (m2 * K);
- d Este grosimea acestui material, m.
În casele mai vechi cu o structură de acoperiș umedă, scurgerile de căldură au loc prin partea superioară a clădirii, și anume prin acoperiș și mansardă. Efectuarea de măsuri pentru încălzirea tavanului sau izolarea termică a acoperișului mansardei rezolvă această problemă.
Dacă izolezi spațiul mansardei și acoperișul, atunci pierderea totală de căldură din casă poate fi redusă semnificativ.
Există mai multe alte tipuri de pierderi de căldură în casă prin fisuri în structuri, un sistem de ventilație, o hota de bucătărie, deschiderea ferestrelor și ușilor. Dar nu are sens să ținem cont de volumul lor, deoarece acestea reprezintă nu mai mult de 5% din numărul total de scurgeri principale de căldură.
Formula de calcul
Standarde privind consumul de energie termică
Sarcinile de căldură sunt calculate ținând cont de puterea unității de încălzire și de pierderile de căldură ale clădirii. Prin urmare, pentru a determina puterea cazanului proiectat, este necesar să se înmulțească pierderea de căldură a clădirii cu un factor de multiplicare de 1,2. Acesta este un fel de rezervă egală cu 20%.
De ce este necesar un astfel de coeficient? Cu ajutorul său puteți:
- Preziceți scăderea presiunii gazului în conductă. La urma urmei, iarna sunt mai mulți consumatori și toată lumea încearcă să ia mai mult combustibil decât alții.
- Variați regimul de temperatură din interiorul casei.
Adăugăm că pierderile de căldură nu pot fi distribuite uniform în întreaga structură a clădirii. Diferența de indicatori poate fi destul de mare. Aici sunt cateva exemple:
- Până la 40% din căldură părăsește clădirea prin pereții exteriori.
- Prin etaje - până la 10%.
- Același lucru este valabil și pentru acoperiș.
- Prin sistemul de ventilație - până la 20%.
- Prin uși și ferestre - 10%.
Materiale (editați)
Deci, am descoperit structura clădirii și am ajuns la o concluzie foarte importantă că pierderile de căldură care trebuie compensate depind de arhitectura casei în sine și de amplasarea acesteia. Dar multe sunt determinate și de materialele pereților, acoperișului și podelei, precum și de prezența sau absența izolației termice.
Acesta este un factor important.
De exemplu, să definim coeficienții care reduc pierderile de căldură, în funcție de structurile ferestrei:
- Ferestre obișnuite din lemn cu sticlă obișnuită. Pentru a calcula energia termică în acest caz, se folosește un coeficient egal cu 1,27. Adică, prin acest tip de geamuri, scurgerile de energie termică, egale cu 27% din total.
- Dacă sunt instalate ferestre din plastic cu geam termopan, atunci se utilizează un coeficient de 1.0.
- Dacă ferestrele din plastic sunt instalate dintr-un profil cu șase camere și cu o fereastră cu geam dublu cu trei camere, atunci se ia un coeficient de 0,85.
Mergem mai departe, ocupându-ne de ferestre. Există o legătură clară între zona camerei și zona vitrării. Cu cât a doua poziție este mai mare, cu atât pierderile de căldură ale clădirii sunt mai mari. Și aici există un anumit raport:
- Dacă aria ferestrelor în raport cu suprafața podelei are doar un indicator de 10%, atunci se utilizează un coeficient de 0,8 pentru a calcula puterea de căldură a sistemului de încălzire.
- Dacă raportul este în intervalul 10-19%, atunci se aplică un factor de 0,9.
- La 20% - 1,0.
- La 30% —2.
- La 40% - 1,4.
- La 50% - 1,5.
Și asta este doar ferestrele. Și există, de asemenea, influența materialelor utilizate în construcția casei asupra sarcinilor termice. Le vom aranja în tabel, unde materialele peretelui vor fi amplasate cu o scădere a pierderilor de căldură, ceea ce înseamnă că și coeficientul lor va scădea:
| Tipul materialului de construcție | Coeficient |
| Blocuri de beton sau panouri de perete | 1,25 la 1,5 |
| Casă din lemn | 1,2 |
| Un zid și jumătate de cărămidă | 1,5 |
| Două cărămizi și jumătate | 1,1 |
| Blocuri de beton spumant | 1,0 |
După cum puteți vedea, diferența față de materialele utilizate este semnificativă. Prin urmare, chiar și în etapa de proiectare a unei case, este necesar să se determine exact din ce material va fi construit. Desigur, mulți constructori construiesc o casă pe baza bugetului de construcție. Dar cu astfel de machete, merită revizuită. Experții asigură că este mai bine să investiți inițial pentru a profita ulterior de beneficiile economiilor din funcționarea casei.Mai mult, sistemul de încălzire în timpul iernii este unul dintre principalele elemente de cheltuieli.
Dimensiunile camerelor și numărul etajelor clădirii
Schema sistemului de încălzire
Deci, continuăm să înțelegem coeficienții care afectează formula de calcul a căldurii. Cum afectează dimensiunea camerei sarcina de căldură?
- Dacă înălțimea plafoanelor din casa dvs. nu depășește 2,5 metri, atunci un factor de 1,0 este luat în calcul în calcul.
- La o înălțime de 3 m, 1,05 este deja luat. O ușoară diferență, dar afectează semnificativ pierderile de căldură dacă suprafața totală a casei este suficient de mare.
- La 3,5 m - 1,1.
- La 4,5 m –2.
Dar un astfel de indicator precum numărul de etaje ale unei clădiri afectează pierderea de căldură a unei camere în moduri diferite. Aici este necesar să se ia în considerare nu numai numărul de etaje, ci și locul camerei, adică la ce etaj se află. De exemplu, dacă aceasta este o cameră la primul etaj, iar casa în sine are trei până la patru etaje, atunci se utilizează un coeficient de 0,82 pentru calcul.
După cum puteți vedea, pentru a calcula cu exactitate pierderea de căldură a unei clădiri, trebuie să decideți asupra diferiților factori. Și toate acestea trebuie luate în considerare. Apropo, nu am luat în considerare toți factorii care reduc sau cresc pierderile de căldură. Dar formula de calcul în sine va depinde în principal de zona casei încălzite și de indicator, care se numește valoarea specifică a pierderilor de căldură. Apropo, în această formulă este standard și egal cu 100 W / m². Toate celelalte componente ale formulei sunt coeficienți.
Determinarea puterii cazanului
Pentru a menține diferența de temperatură dintre mediul înconjurător și temperatura din interiorul casei, este necesar un sistem de încălzire autonom care să mențină temperatura dorită în fiecare cameră a unei case private.
Baza sistemului de încălzire constă în diferite tipuri de cazane: combustibil lichid sau solid, electric sau gazos.
Cazanul este unitatea centrală a sistemului de încălzire care generează căldură. Principala caracteristică a cazanului este puterea sa, și anume rata de conversie a cantității de căldură pe unitate de timp.
După ce am făcut calcule ale sarcinii de căldură pentru încălzire, vom obține puterea nominală necesară a cazanului.
Pentru un apartament obișnuit cu mai multe camere, puterea cazanului este calculată prin suprafață și putere specifică:
Rboiler = (Sroom * Rudelnaya) / 10Unde
- S camere- suprafața totală a camerei încălzite;
- Rudellnaya- densitatea puterii în raport cu condițiile climatice.
Dar această formulă nu ia în considerare pierderile de căldură, care sunt suficiente într-o casă privată.
Există o altă relație care ia în considerare acest parametru:
Рboiler = (Qloss * S) / 100Unde
- Rkotla- puterea cazanului;
- Qloss- pierdere de căldură;
- S - zona incalzita.
Puterea nominală a cazanului trebuie mărită. Stocul este necesar dacă intenționați să utilizați cazanul pentru încălzirea apei pentru baie și bucătărie.
În majoritatea sistemelor de încălzire pentru case particulare, se recomandă utilizarea unui rezervor de expansiune în care să fie depozitată o sursă de lichid de răcire. Fiecare casă privată are nevoie de apă caldă
Pentru a asigura rezerva de putere a cazanului, factorul de siguranță K trebuie adăugat la ultima formulă:
Рboiler = (Qloss * S * K) / 100Unde
LA - va fi egal cu 1,25, adică puterea estimată a cazanului va fi mărită cu 25%.
Astfel, puterea cazanului face posibilă menținerea temperaturii standard a aerului în încăperile clădirii, precum și de a avea un volum inițial și suplimentar de apă caldă în casă.
Metoda de calcul
Pentru a calcula energia termică pentru încălzire, este necesar să luați indicatorii cererii de căldură dintr-o cameră separată. În acest caz, transferul de căldură al conductei de căldură, care se află în această cameră, trebuie scăzut din date.
Zona suprafeței care degajă căldură va depinde de mai mulți factori - în primul rând, de tipul dispozitivului utilizat, de principiul conectării acestuia la conducte și de modul în care este amplasat în cameră. Trebuie remarcat faptul că toți acești parametri afectează și densitatea fluxului de căldură care vine de la dispozitiv.
Calculul încălzitoarelor din sistemul de încălzire - transferul de căldură al încălzitorului Q poate fi determinat folosind următoarea formulă:
Qpr = qpr * Ap.
Cu toate acestea, poate fi utilizat numai dacă este cunoscut indicatorul densității suprafeței dispozitivului de încălzire qpr (W / m2).
De aici, puteți calcula și suprafața calculată Ap. Este important să înțelegem că aria estimată a oricărui dispozitiv de încălzire nu depinde de tipul de lichid de răcire.
Ap = Qnp / qnp,
în care Qnp este nivelul de transfer de căldură al dispozitivului necesar unei anumite camere.
Calculul termic al încălzirii ia în considerare faptul că formula este utilizată pentru a determina transferul de căldură al dispozitivului pentru o cameră specifică:
Qпр = Qп - µтр * Qпр
în același timp, indicatorul Qp este cererea de căldură a camerei, Qtr este transferul total de căldură al tuturor elementelor sistemului de încălzire amplasat în cameră. Calculul sarcinii de căldură la încălzire implică faptul că aceasta include nu numai radiatorul, ci și conductele care sunt conectate la acesta și conducta de căldură de tranzit (dacă există). În această formulă, µtr este un factor de corecție care asigură transferul parțial de căldură din sistem, calculat pentru a menține temperatura camerei constantă. În acest caz, dimensiunea corecției poate varia în funcție de modul exact în care au fost așezate conductele sistemului de încălzire în cameră. În special - cu metoda deschisă - 0,9; în brazda peretelui - 0,5; încastrat într-un perete de beton - 1.8.
Calculul puterii de încălzire necesare, adică transferul total de căldură (Qtr - W) al tuturor elementelor sistemului de încălzire se determină folosind următoarea formulă:
Qtr = µktr * µ * dn * l * (tg - tv)
În acesta, ktr este un indicator al coeficientului de transfer de căldură al unei anumite secțiuni a conductei situate în cameră, dн este diametrul exterior al conductei, l este lungimea secțiunii. Indicatoarele tg și tv arată temperatura lichidului de răcire și a aerului din cameră.
Formula Qtr = qw * lw + qg * lg este utilizată pentru a determina nivelul de transfer de căldură de la conductorul de căldură prezent în cameră. Pentru a determina indicatorii, trebuie să consultați literatura de referință specială. În acesta, puteți găsi definiția puterii termice a sistemului de încălzire - determinarea transferului de căldură pe verticală (qw) și orizontal (qg) a conductei de căldură așezată în cameră. Datele găsite arată transferul de căldură de 1m din conductă.
Înainte de a calcula gcal pentru încălzire, timp de mulți ani, calculele făcute conform formulei Ap = Qnp / qnp și măsurătorile suprafețelor de transfer de căldură ale sistemului de încălzire au fost efectuate folosind o unitate convențională - metri pătrați echivalenți. În acest caz, ECM a fost condiționat egal cu suprafața dispozitivului de încălzire cu un transfer de căldură de 435 kcal / h (506 W). Calculul gcal pentru încălzire presupune că diferența de temperatură dintre lichidul de răcire și aer (tg - tw) în cameră a fost de 64,5 ° C, iar consumul relativ de apă din sistem a fost egal cu Grel = l, 0.
Calculul sarcinilor de căldură pentru încălzire implică faptul că, în același timp, dispozitivele de încălzire cu tuburi netede și panouri, care au avut un transfer de căldură mai mare decât radiatoarele de referință din vremea URSS, au avut o zonă ECM care diferea semnificativ de indicatorul lor fizic zonă. În consecință, aria ECM a dispozitivelor de încălzire mai puțin eficiente a fost semnificativ mai mică decât aria fizică a acestora.
Cu toate acestea, o astfel de măsurare duală a suprafeței dispozitivelor de încălzire în 1984 a fost simplificată, iar ECM a fost anulat. Astfel, din acel moment, suprafața încălzitorului a fost măsurată doar în m2.
După ce s-a calculat suprafața încălzitorului necesară camerei și se calculează puterea termică a sistemului de încălzire, puteți trece la selectarea radiatorului necesar din catalogul elementelor de încălzire.
În acest caz, se dovedește că cel mai adesea suprafața articolului achiziționat este puțin mai mare decât cea obținută prin calcule. Acest lucru este destul de ușor de explicat - la urma urmei, o astfel de corecție este luată în considerare în avans prin introducerea unui coeficient de multiplicare µ1 în formule.
Radiatoarele secționale sunt foarte frecvente astăzi.Lungimea lor depinde în mod direct de numărul de secțiuni utilizate. Pentru a calcula cantitatea de căldură pentru încălzire - adică pentru a calcula numărul optim de secțiuni pentru o anumită cameră, se utilizează formula:
N = (Ap / a1) (µ 4 / µ 3)
Aici a1 este zona unei secțiuni a radiatorului selectată pentru instalarea în interior. Măsurată în m2. µ 4 este factorul de corecție introdus pentru metoda de instalare a radiatorului de încălzire. µ 3 este un factor de corecție care indică numărul real de secțiuni din radiator (µ3 - 1,0, cu condiția ca Ap = 2,0 m2). Pentru radiatoarele standard de tip M-140, acest parametru este determinat de formula:
μ 3 = 0,97 + 0,06 / Ap
În testele termice, se folosesc calorifere standard, formate dintr-o medie de 7-8 secțiuni. Adică, calculul consumului de căldură pentru încălzire, pe care l-am determinat - adică coeficientul de transfer de căldură, este real doar pentru radiatoarele de exact această dimensiune.
Trebuie remarcat faptul că atunci când se utilizează radiatoare cu mai puține secțiuni, se observă o ușoară creștere a nivelului de transfer de căldură.
Acest lucru se datorează faptului că în secțiunile extreme fluxul de căldură este ceva mai activ. În plus, capetele deschise ale radiatorului contribuie la un transfer mai mare de căldură în aerul camerei. Dacă numărul de secțiuni este mai mare, există o slăbire a curentului în secțiunile exterioare. În consecință, pentru a atinge nivelul necesar de transfer de căldură, este cel mai rațional să creșteți ușor lungimea radiatorului prin adăugarea de secțiuni, care nu vor afecta puterea sistemului de încălzire.
Pentru acele radiatoare, aria unei secțiuni în care este 0,25 m2, există o formulă pentru determinarea coeficientului µ3:
μ3 = 0,92 + 0,16 / Ap
Dar trebuie avut în vedere faptul că este extrem de rar atunci când se utilizează această formulă să se obțină un număr întreg de secțiuni. Cel mai adesea, cantitatea necesară se dovedește a fi fracțională. Calculul dispozitivelor de încălzire ale sistemului de încălzire presupune că o scădere ușoară (nu mai mult de 5%) a coeficientului Ap este permisă pentru a obține un rezultat mai precis. Această acțiune duce la limitarea nivelului de abatere al indicatorului de temperatură din cameră. Când s-a calculat căldura pentru încălzirea camerei, după obținerea rezultatului, este instalat un radiator cu numărul de secțiuni cât mai aproape de valoarea obținută.
Calculul puterii de încălzire pe suprafață presupune că arhitectura casei impune anumite condiții instalării radiatoarelor.
În special, dacă există o nișă externă sub fereastră, atunci lungimea radiatorului ar trebui să fie mai mică decât lungimea nișei - nu mai puțin de 0,4 m. Această condiție este valabilă numai cu conducte directe către radiator. Dacă se folosește o căptușeală de tip rață, diferența în lungimea nișei și a radiatorului ar trebui să fie de cel puțin 0,6 m. În acest caz, secțiunile suplimentare ar trebui să fie distinse ca un radiator separat.
Pentru modelele individuale de calorifere, formula pentru calcularea căldurii pentru încălzire - adică determinarea lungimii, nu se aplică, deoarece acest parametru este predeterminat de producător. Acest lucru se aplică pe deplin radiatoarelor de tip RSV sau RSG. Cu toate acestea, există adesea cazuri în care pentru a crește suprafața unui dispozitiv de încălzire de acest tip, se folosește pur și simplu instalarea paralelă a două panouri una lângă alta.
Dacă un radiator de panou este determinat ca singurul permis pentru o anumită cameră, atunci pentru a determina numărul de radiatoare necesare, se utilizează următoarele:
N = Ap / a1.
În acest caz, aria radiatorului este un parametru cunoscut. În cazul în care sunt instalate două blocuri radiatoare paralele, indicele Ap este mărit, determinând coeficientul redus de transfer de căldură.
În cazul utilizării convectoarelor cu manta, calculul puterii de încălzire ia în considerare faptul că lungimea acestora este determinată exclusiv de gama de modele existentă. În special, convectorul de podea "Rhythm" este prezentat în două modele cu o lungime a carcasei de 1 m și 1,5 m. Convectoarele de perete pot, de asemenea, să difere ușor unele de altele.
În cazul utilizării unui convector fără carcasă, există o formulă care ajută la determinarea numărului de elemente ale dispozitivului, după care este posibil să se calculeze puterea sistemului de încălzire:
N = Ap / (n * a1)
Aici n este numărul de rânduri și niveluri de elemente care alcătuiesc aria convectorului. În acest caz, a1 este aria unei țevi sau a unui element. În același timp, atunci când se determină aria calculată a convectorului, este necesar să se țină seama nu numai de numărul elementelor sale, ci și de metoda conexiunii lor.
Dacă într-un sistem de încălzire se folosește un dispozitiv de țevi netede, durata țevii sale de încălzire se calculează după cum urmează:
l = Ap * µ4 / (n * a1)
µ4 este un factor de corecție care se introduce în prezența unui capac decorativ de țeavă; n este numărul de rânduri sau niveluri de conducte de încălzire; a1 este un parametru care caracterizează aria unui metru a unei țevi orizontale la un diametru prestabilit.
Pentru a obține un număr mai precis (și nu un număr fracțional), este permisă o ușoară scădere (nu mai mult de 0,1 m2 sau 5%) a indicatorului A.
Caracteristici ale selecției radiatoarelor
Radiatoarele, panourile, sistemele de încălzire prin pardoseală, convectoarele etc. sunt componente standard pentru furnizarea căldurii într-o cameră. Cele mai comune părți ale unui sistem de încălzire sunt radiatoarele.
Radiatorul este o structură specială de tip modular gol realizată din aliaj de înaltă disipare a căldurii. Este fabricat din oțel, aluminiu, fontă, ceramică și alte aliaje. Principiul de funcționare al unui radiator de încălzire este redus la radiația de energie din agentul de răcire în spațiul camerei prin „petale”.
Un radiator de încălzire din aluminiu și bimetalic a înlocuit radiatoarele masive din fontă. Ușurința de producție, disiparea ridicată a căldurii, construcția bună și designul au făcut din acest produs un instrument popular și răspândit pentru radierea căldurii în interior.
Există mai multe metode pentru calcularea radiatoarelor de încălzire într-o cameră. Lista metodelor de mai jos este sortată în ordinea creșterii preciziei de calcul.
Opțiuni de calcul:
- Pe zone... N = (S * 100) / C, unde N este numărul de secțiuni, S este aria camerei (m2), C este transferul de căldură al unei secțiuni a radiatorului (W, preluat din pașapoartele sau certificat de produs), 100 W este cantitatea de debit de căldură, care este necesară pentru încălzirea 1 m2 (valoare empirică). Se pune întrebarea: cum să ții cont de înălțimea tavanului camerei?
- După volum... N = (S * H * 41) / C, unde N, S, C - în mod similar. H este înălțimea camerei, 41 W este cantitatea de flux de căldură necesară pentru a încălzi 1 m3 (valoare empirică).
- Prin cote... N = (100 * S * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C, unde N, S, C și 100 sunt similare. k1 - luând în considerare numărul de camere din unitatea de sticlă a ferestrei camerei, k2 - izolarea termică a pereților, k3 - raportul dintre zona ferestrelor și zona camerei, k4 - temperatura medie minus în cea mai rece săptămână de iarnă, k5 - numărul de pereți exteriori ai camerei (care „ies” la stradă) k6 - tipul camerei deasupra, k7 - înălțimea tavanului.
Acesta este cel mai precis mod de a calcula numărul de secțiuni. Bineînțeles, rezultatele calculului fracțional sunt întotdeauna rotunjite la următorul număr întreg.
Calcul hidraulic al alimentării cu apă
Desigur, „imaginea” calculării căldurii pentru încălzire nu poate fi completă fără a calcula caracteristici precum volumul și viteza purtătorului de căldură. În majoritatea cazurilor, agentul de răcire este apă obișnuită în stare de agregare lichidă sau gazoasă.
Se recomandă calcularea volumului real al purtătorului de căldură prin însumarea tuturor cavităților din sistemul de încălzire. Atunci când utilizați un cazan cu un singur circuit, aceasta este cea mai bună opțiune. La utilizarea cazanelor cu dublu circuit în sistemul de încălzire, este necesar să se țină seama de consumul de apă caldă în scopuri igienice și de altă natură.
Calculul volumului de apă încălzit de un cazan cu dublu circuit pentru a furniza rezidenților apă caldă și încălzirea lichidului de răcire se face prin însumarea volumului intern al circuitului de încălzire și a nevoilor reale ale utilizatorilor în apă încălzită.
Volumul de apă caldă din sistemul de încălzire este calculat utilizând formula:
W = k * PUnde
- W - volumul purtătorului de căldură;
- P - puterea cazanului de încălzire;
- k - factorul de putere (numărul de litri pe unitate de putere este de 13,5, interval - 10-15 litri).
Ca urmare, formula finală arată astfel:
L = 13,5 * P
Debitul mediului de încălzire este evaluarea dinamică finală a sistemului de încălzire, care caracterizează viteza de circulație a lichidului în sistem.
Această valoare ajută la estimarea tipului și diametrului conductei:
V = (0,86 * P * μ) / ∆TUnde
- P - puterea cazanului;
- μ - randamentul cazanului;
- ∆T - diferența de temperatură între apa de alimentare și apa de retur.
Folosind metodele de calcul hidraulice de mai sus, va fi posibil să se obțină parametri reali, care sunt „fundamentul” viitorului sistem de încălzire.
Exemplu de proiectare termică
Ca exemplu de calcul al căldurii, există o casă obișnuită cu un etaj, cu patru camere de zi, o bucătărie, o baie, o „grădină de iarnă” și încăperi utilitare.
Fundația este realizată dintr-o placă de beton armat monolitic (20 cm), pereții exteriori sunt din beton (25 cm) cu tencuială, acoperișul este din grinzi de lemn, acoperișul este din metal și vată minerală (10 cm)
Să desemnăm parametrii inițiali ai casei, necesari pentru calcule.
Dimensiuni clădire:
- înălțimea podelei - 3 m;
- fereastră mică din fața și din spatele clădirii 1470 * 1420 mm;
- fereastră mare de fațadă 2080 * 1420 mm;
- usi de intrare 2000 * 900 mm;
- usi spate (iesire pe terasa) 2000 * 1400 (700 + 700) mm.
Lățimea totală a clădirii este de 9,5 m2, lungimea este de 16 m2. Doar livingurile (4 buc.), O baie și o bucătărie vor fi încălzite.
Pentru a calcula cu precizie pierderea de căldură de pe pereți din zona pereților exteriori, trebuie să scădeți suprafața tuturor ferestrelor și ușilor - acesta este un tip complet diferit de material cu propria sa rezistență termică
Începem prin a calcula suprafețele materialelor omogene:
- suprafața etajului - 152 m2;
- suprafața acoperișului - 180 m2, luând în considerare înălțimea mansardei de 1,3 m și lățimea cursei - 4 m;
- zona ferestrei - 3 * 1,47 * 1,42 + 2,08 * 1,42 = 9,22 m2;
- zona ușii - 2 * 0,9 + 2 * 2 * 1,4 = 7,4 m2.
Suprafața pereților exteriori va fi de 51 * 3-9.22-7.4 = 136,38 m2.
Să trecem la calcularea pierderilor de căldură pentru fiecare material:
- 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;
Și, de asemenea, Qwall este echivalent cu 136,38 * 40 * 0,25 / 0,3 = 4546. Suma tuturor pierderilor de căldură va fi 19628,4 W.
Drept urmare, calculăm puterea cazanului: Р boiler = 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.
Vom calcula numărul de secțiuni ale radiatorului pentru una dintre camere. Pentru toți ceilalți, calculele sunt aceleași. De exemplu, o cameră din colț (stânga, colțul de jos al diagramei) are 10,4 m2.
Prin urmare, 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.
Această cameră necesită 9 secțiuni ale unui radiator de încălzire cu o putere termică de 180 W.
Trecem la calcularea cantității de lichid de răcire din sistem - W = 13,5 * P = 13,5 * 21 = 283,5 litri. Aceasta înseamnă că viteza lichidului de răcire va fi: V = (0,86 * P * μ) / ∆T = (0,86 * 21000 * 0,9) / 20=812,7 litri.
Ca rezultat, o cifră de afaceri completă a întregului volum de lichid de răcire din sistem va fi echivalentă cu 2,87 ori pe oră.
O selecție de articole despre calculul termic va ajuta la determinarea parametrilor exacți ai elementelor sistemului de încălzire:
- Calculul sistemului de încălzire al unei case private: reguli și exemple de calcul
- Calculul termic al unei clădiri: specificități și formule pentru efectuarea calculelor + exemple practice
Calculul puterii de căldură
Vom lua în considerare mai multe metode de calcul care iau în considerare un număr diferit de variabile.
Pe zone
Calculul pe suprafață se bazează pe standarde și reguli sanitare, în care rușii spun în alb: un kilowatt de energie termică ar trebui să cadă pe 10 m2 din suprafața camerei (100 wați pe m2).
Clarificare: calculul utilizează un coeficient care depinde de regiunea țării. Pentru regiunile sudice este de 0,7 - 0,9, pentru Orientul Îndepărtat - 1,6, pentru Yakutia și Chukotka - 2,0.
Cu cât temperatura exterioară este mai scăzută, cu atât pierderile de căldură sunt mai mari.
Este clar că metoda dă o eroare foarte semnificativă:
- Geamurile panoramice dintr-un fir vor da în mod clar pierderi de căldură mai mari comparativ cu un perete solid.
- Amplasarea apartamentului în interiorul casei nu este luată în considerare, deși este clar că dacă există pereți calzi ai apartamentelor învecinate în apropiere, cu același număr de calorifere va fi mult mai cald decât într-o cameră de colț care are un perete comun. cu strada.
- În cele din urmă, principalul lucru: calculul este corect pentru înălțimea standard a tavanului într-o casă construită sovietic, egală cu 2,5 - 2,7 metri. Cu toate acestea, chiar și la începutul secolului al XX-lea, erau construite case cu o înălțime a tavanului de 4 - 4,5 metri, iar stalinkas cu plafoane de trei metri vor necesita, de asemenea, un calcul actualizat.
Să aplicăm în continuare metoda de calcul al numărului de secțiuni din fontă ale radiatoarelor de încălzire într-o cameră de 3x4 metri situată în teritoriul Krasnodar.
Suprafața este 3x4 = 12 m2.
Puterea termică necesară pentru încălzire este 12m2 x100W x0,7 coeficient regional = 840 wați.
Cu o putere de o secțiune de 180 de wați, avem nevoie de 840/180 = 4,66 secțiuni. Desigur, vom rotunji numărul în sus - până la cinci.
Sfat: în condițiile teritoriului Krasnodar, o deltă de temperatură între o cameră și o baterie de 70C este nerealistă. Este mai bine să instalați calorifere cu o marjă de cel puțin 30%.
Rezerva de energie termică nu doare niciodată. Dacă este necesar, puteți închide pur și simplu supapele din fața radiatorului.
Calcul simplu după volum
Nu alegerea noastră.
Calculul pentru volumul total de aer din cameră va fi în mod clar mai precis, deoarece ține cont de variația înălțimii plafoanelor. De asemenea, este foarte simplu: pentru 1 m3 de volum este nevoie de 40 de wați de putere a sistemului de încălzire.
Să calculăm puterea necesară pentru camera noastră de lângă Krasnodar cu o ușoară clarificare: este situată într-un stalinka construit în 1960 cu o înălțime a tavanului de 3,1 metri.
Volumul camerei este de 3x4x3,1 = 37,2 metri cubi.
În consecință, radiatoarele trebuie să aibă o capacitate de 37,2x40 = 1488 wați. Să luăm în considerare coeficientul regional de 0,7: 1488x0,7 = 1041 wați, sau șase secțiuni de groază ferită din fontă sub fereastră. De ce groaza? Aspectul și scurgerile constante între secțiuni după câțiva ani de funcționare nu provoacă încântare.
Dacă ne amintim că prețul unei secțiuni din fontă este mai mare decât cel al unui radiator de încălzire din aluminiu sau bimetalic, ideea de a cumpăra un astfel de dispozitiv de încălzire începe cu adevărat să provoace o ușoară panică.
Calculul volumului rafinat
Un calcul mai precis al sistemelor de încălzire se efectuează luând în considerare un număr mai mare de variabile:
- Numărul de uși și ferestre. Pierderea medie de căldură printr-o fereastră de dimensiune standard este de 100 de wați, printr-o ușă de 200.
- Amplasarea camerei la capătul sau colțul casei ne va obliga să folosim un coeficient de 1.1 - 1.3, în funcție de materialul și grosimea pereților clădirii.
- Pentru casele private, se utilizează un coeficient de 1,5, deoarece pierderea de căldură prin podea și acoperiș este mult mai mare. Deasupra și dedesubt, la urma urmei, nu apartamente calde, ci strada ...
Valoarea de bază este aceeași 40 de wați pe metru cub și aceiași coeficienți regionali ca atunci când se calculează aria camerei.
Să calculăm puterea termică a radiatoarelor de încălzire pentru o cameră cu aceleași dimensiuni ca în exemplul anterior, dar să o transferăm mental în colțul unei case private din Oymyakon (temperatura medie din ianuarie este de -54C, cel puțin în perioada de observare - 82). Situația este agravată de ușa de pe stradă și de fereastra de pe care se văd păstorii veseli de reni.
Am atins deja puterea de bază, ținând cont doar de volumul camerei: 1488 wați.
Fereastra și ușa adaugă 300 de wați. 1488 + 300 = 1788.
O casă privată. Podea rece și scurgeri de căldură prin acoperiș. 1788x1,5 = 2682.
Unghiul casei ne va obliga să aplicăm un factor de 1,3. 2682x1,3 = 3486,6 wați.
Apropo, în încăperile din colț, dispozitivele de încălzire ar trebui montate pe ambii pereți exteriori.
În cele din urmă, climatul cald și blând al Oymyakonsky ulus din Yakutia ne conduce la ideea că rezultatul obținut poate fi înmulțit cu un coeficient regional de 2,0. 6973,2 wați sunt necesari pentru a încălzi o cameră mică!
Suntem deja familiarizați cu calculul numărului de radiatoare de încălzire. Numărul total de secțiuni din fontă sau aluminiu va fi de 6973,2 / 180 = 39 de secțiuni rotunjite. Cu o lungime a secțiunii de 93 mm, acordeonul de sub fereastră va avea o lungime de 3,6 metri, adică abia se va potrivi de-a lungul pereților mai lungi ...
«>
„- Zece secțiuni? Un început bun!" - cu o astfel de frază, un rezident din Yakutia va comenta această fotografie.
