Beräkning av värmebelastning på uppvärmning och relaterade

Hur beräknas den beräknade värmebelastningen vid uppvärmning? Vilka faktorer påverkar hemmets behov av värme? Hur man väljer de optiska värmeanordningarna? I artikeln kommer vi att försöka svara på dessa och några andra frågor.

Lättare, ännu enklare

Omedelbart göra en reservation: Denna artikel riktar sig till ägare av privata hus och lägenheter med oberoende uppvärmning. Metoder för att beräkna värmesystemen i flerlägenhetsbyggnader är ganska komplexa och måste ta hänsyn till många faktorer: ventilationsarbetet, vinden steg, byggnadsgraden och mycket mer.

När det gäller att värma ett litet hus är det lättare att hämta värmeffekten med en viss marginal. Priset på flera ytterligare delar av batteriet verkar knappast förstöra mot bakgrunden av den totala byggkostnaden.

Driftskostnaderna med rätt organisation kommer emellertid inte att öka alls: termostater och gaser begränsar värmekapaciteten på varma dagar när det inte kommer att krävas.

Så: Vårt mål är att lära oss hur man beräknar lasten på värme på det enklaste och förståeligt sättet för en icke-specialist.

Vad vi tycker

Vi måste lära oss hur man räknar:

• Total värmeffekt (total effekt av värmare, och i fallet med ett autonomt system, även kraften hos pannan).
• Separat värmekraft i ett enkelrum.

Dessutom kommer vi att beröra flera relaterade värden:

• Beräkning av mängden kylvätska och volymen av expansionstanken i värmesystemet.

• Urval av cirkulationspumpens prestanda.
• Val av optimal fyllnadsdiameter.

Total värmeffekt

Enligt område

För ett halvt sekel sedan erbjuder SNiPs det enklaste beräkningssystemet som många använder till denna dag: 100 watt värme tas per kvadratmeter uppvärmd utrymme. På ett hus på 100 kvadrater behöver 10 kW. Point.

Enkelt, förståeligt och för felaktigt.

Orsakerna?

1. SNiPs utvecklades för bostadshus. Värme läcker i en lägenhet omgiven av uppvärmda lokaler och i ett privat hus med isluft bortom väggarna är oföränderlig.
2. Beräkningen är korrekt för lägenheter med takhöjd på 2,5 meter. Ett högre tak ökar rummets volym och därmed kostnaden för värme.

1. Genom fönster och dörrar går mycket mer värmeenergi bort än genom väggar.
2. Slutligen är det logiskt att anta att värmeförlusterna i Sochi och Yakutsk varierar kraftigt. Öka temperaturen delta mellan rummet och gatan kommer att dubbla värmeförbrukningen för uppvärmning exakt två gånger. Fysik, dock.

Volym

För lokaler med standardiserad värmebeständighet av inneslutande strukturer (för Moskva - 3,19 m2 * C / W) kan beräkningen av rummets termiska effektvolymen användas.

• 40 watt värme tas per kubikmeter uppvärmd lägenhet volym. För en kubikmeter volym av ett privat hus utan gemensamma väggar med närliggande uppvärmda byggnader - 60.

• 100 watt värmeenergi läggs till basvärdet för varje fönster. På varje dörr som leder till gatan - 200.
• Den mottagna effekten multipliceras med den regionala koefficienten:

Låt oss än en gång beräkna behovet av värmeffekt för ett hus med ett område på 100 kvadrater, men nu specificerar vi uppgiften:

1. Höjden på taket på 3,2 meter ger oss en inre volym av huset på 3,2 * 100 = 320 m3.
2. Den grundläggande termiska effekten kommer att vara 320 * 60 = 19200 watt.
3. Windows och dörrar kommer att göra sin bit: 19200+ (100 * 8) + (200 * 2) = 20 400 watt.
4. Den uppfriskande källan i januari kommer att tvinga oss att använda en klimakoefficient på 1,7. 20400 * 1,7 = 34640 watt.

Som det är lätt att se är skillnaden med beräkningen enligt det första systemet inte bara bra - det är slående.

Vad ska man göra om kvaliteten på husisoleringen är betydligt bättre eller sämre än byggreglerna kräver värmeskydd av byggnader?

Volym och värmekoefficient

Instruktionen för denna situation kommer ner till att använda en formel av formen Q = V * Dt * K / 860, där:

• Q - den uppskattade indikatorn för värmekraft i kilowatt.
• V - Volym uppvärmd utrymme.
• Dt är temperaturens delta mellan rummet och gatan vid toppen av förkylningen.
• K - koefficient beroende på graden av isolering av byggnaden.

Två variabler kräver separata kommentarer.

Delta temperaturer tas mellan den föreskrivna SNiP boendetemperaturen (+18 för regioner med lägre vintertemperaturer ner till -31 ° C och +20 för områden med starkare frost) och ett genomsnittligt minimum av den kallaste månaden. Att fokusera på det absoluta läget är inte värt det: rekordköld är sällsynt och, förlåt för det ofrivilliga ordspasset, vädret gör det inte.

Viktningsfaktorn kan härledas genom approximering av data från följande tabell:

Låt oss än en gång utföra beräkningen av värmebelastningen på värmen för vårt hus i Tynda, och ange att den är isolerad med en skumplastbädd 150 mm tjock och skyddad från vädret med trippelglas.

Egentligen är inte moderna hus i förhållandena i norra Norden byggda.

1. Temperaturen inuti huset antas vara +20 C.
2. Den genomsnittliga minsta januari kommer att vara till hjälp av den välkända Internet-encyklopedi. Det är lika med -33C.
3. Således Dt = 53 grader.
4. Vi tar värmeisoleringskoefficienten lika med 0,7: den värmeisolering som beskrivs av oss ligger nära den övre gränsen för effektivitet.

Q = 320 * 53 * 0,7 / 860 = 13,8 kW. Det är detta värde som är värt att styras av när man väljer en panna.

Urval av värmeanordningens kraft

Hur man beräknar termisk belastning på konturavsnittet som motsvarar ett enkelrum?

Enkelt enkelt: utför beräkningen på något av ovanstående system, men för rummets volym. Till exempel kommer ett rum på 10 m2 att stå för exakt 1/10 av den totala värmeffekten; enligt beräkningen enligt det sista systemet är den lika med 1380 watt.

Hur man väljer en värmare med önskade egenskaper?

I det allmänna fallet, helt enkelt genom att undersöka dokumentationen för radiatorn eller konvektorn du har observerat. Tillverkare anger vanligtvis värmeflödesvärdet för ett enda avsnitt eller hela instrumentet.

Nuance: värmeflödet är vanligtvis angivet för 70-graders temperatur delta mellan kylvätskan och luften i rummet. Att minska detta delta med hälften kommer att orsaka en tvåfaldig kraftminskning.

Om dokumentationen och tillverkarens webbplats av någon anledning inte är tillgänglig kan du använda följande medelvärden:

Vi bör också ange beräkningen av värmeöverföringsregistret.

För ett horisontellt rör med cirkulär sektion beräknas den med formeln Q = Pi * Dn * L * k * Dt, där:

• Q - termisk effekt i watt;
• Pi är talet pi, taget till 3,1415;
• Dn är registrens ytterdiameter i meter.
• L - rörlängd i meter.
• k är koefficienten för värmeledningsförmåga, som för stålrör är 11,63 W / m2 * C;
• Dt-delta temperatur mellan kylvätskan och luften i rummet.

Ett typiskt register består av flera sektioner. Samtidigt är alla utom den första i det uppåtriktade flödet av varm luft, vilket minskar Dt-parametern och direkt påverkar värmeöverföringen. Det är därför en extra faktor på 0,9 används för andra och andra sektioner.

Låt oss följa med denna beräkning.

Låt oss beräkna värmekapaciteten hos ett fyrsnittsregister med en längd på tre meter, tillverkad av ett rör med en yttre diameter på 208 mm, vid en kylvätsketemperatur på 70 grader och en lufttemperatur i rummet på 20 grader.

1. Kraften i den första sektionen kommer att vara 3,1415 * 0,208 * 3 * 11,63 * 50 = 1140 watt (avrundat till ett heltal).
2. Kraften i den andra och andra sektioner är lika med 1140 * 0,9 = 1026 watt.
3. Den totala värmekraften i registret är 1140+ (1026 * 3) = 4218 watt.

Expansionsbehållarkapacitet

Detta är en av parametrarna som måste beräknas i ett autonomt värmesystem. Expansionsbehållaren måste rymma överflödigt kylmedel under sin termiska expansion. Priset på dess otillräckliga volym - konstant drift av säkerhetsventilen.

Dock: Tankens överskattade volym har inga negativa konsekvenser.

I den enklaste versionen av beräkningen tas tanken lika med 10% av den totala mängden kylvätska i kretsen. Hur hittar man kylvätskans mängd?

Här är några enkla lösningar:

• Systemet är fyllt med vatten, varefter det smälter samman i dimensionerande rätter.
• Dessutom är volymen kylmedel i liter i ett balanserat system ungefär lika med 13 gånger kraften hos pannan i kilowatt.

En mer komplex (men också mer exakt) tankberäkningsformel ser ut så här:

V = (Vt x E) / D.

I det:

• V är den önskade volymen av tanken i liter.
• Vt är volymen av kylvätska i liter.
• E är expansionskoefficienten för kylmediet vid kretsens maximala driftstemperatur.
• D-tank effektivitetsförhållande.

Och i det här fallet behöver ett par parametrar kommentarer.

Utvidgningskoefficienten för vatten, som oftast fungerar som kylvätska, när den upphettas från den ursprungliga temperaturen på + 10 ° C kan tas från följande tabell:

Användbar: Vatten-glykolblandningar som används som frostskydd för värmekretsar, expandera vid uppvärmning något starkare. Skillnaden når 0,45% vid upphettning till 100 grader 30% glykollösning.

Expansionsbehållarens effektivitetskoefficient beräknas med följande formel: D = (Pv - Ps) / (Pv + 1).

I det:

• Pv är det maximala tillåtna arbetstrycket i kretsen. Det är inställt att utlösa säkerhetsventilen. Som regel är det valt lika med 2,5 atmosfärer.
• Ps - tank laddningstryck. Det motsvarar vanligtvis höjden av vattenkolonnen i kretsen ovanför tanken. Till exempel, i värmesystemet, där toppen av radiatorer på andra våningen stiger ovanför en tank monterad i källaren, 5 meter, laddas tanken med ett tryck på 0,5 atmosfär (vilket motsvarar ett fem meter huvud).

Som ett exempel, låt oss göra en gör-det-själv-tankberäkning för följande villkor:

• Volymen kylvätska i kretsen är 400 liter.
• Värmebärare - Vatten uppvärmd av pannan från 10 till 70 grader.
• Säkerhetsventilen är inställd på 2,5 kgf / cm2.
• Expansionsbehållaren uppblåses med luft till ett tryck på 0,5 kgf / cm2.

Alltså:

1. Tankens effektivitetsförhållande är (2,5-0,5) / (2,5 + 1) = 0,57.

1. Utvidgningskoefficienten för vatten vid upphettning vid 60 grader är 2,25% eller 0,0225.
2. Tanken ska ha en minsta volym på 400 * 0.0225 / 0.57 = 16 (avrundad till närmsta värdet från tankstorlekområdet) liter.

pump

Hur väljer man optimal tryck och pump prestanda?

Med allt tryck är det enkelt. Dess minsta värde av 2 meter (0.2 kgf / cm2) är tillräcklig för konturen av någon rimlig längd.

Referens: ett hyreshus i ett bostadshus arbetar med en skillnad mellan blandningen och returflödet på exakt två meter.

Prestanda kan beräknas enligt det enklaste schemat: hela konturvolymen ska vända tre gånger per timme. För ovannämnda mängd kylmedel i 400 liter bör den rimliga minimiprestandan för värmesystemets cirkulationspump med ett driftshuvud vara lika med 0,4 * 3 = 1,2 m3 / timme.

För enskilda delar av kretsen, utrustad med egen pump, kan dess prestanda beräknas med formeln G = Q / (1,163 * Dt).

I det:

• G - prisvärt prestanda i kubikmeter per timme.
• Q är värmeffekten för värmesystemsektionen i kilowatt.
• 1.163 - Konstant, genomsnittlig värmekapacitet för vatten.
• Dt är temperaturskillnaden mellan matnings- och returledningarna i grader Celsius.

Hint: I autonoma system är det vanligen lika med 20 grader.

Så, för en krets med en värmekraft på 5 kilowatt vid ett 20-graders delta mellan flödet och returflödet krävs en pump med en kapacitet på minst 5 / (1,163 * 20) = 0,214 m3 / h.

Rördiameter

Hur man väljer den optimala fyllningsdiametern i kretsen med en känd värmeffekt?

Formeln D = 354 * (0,86 * Q / Dt) / v hjälper här.

I det:

• D är rörets innerdiameter i centimeter.
• Q är kretsens termiska effekt i kilowatt.
• Dt är delta-temperaturen mellan flödet och returröret. Minns att ett typiskt Dt-värde för ett autonomt värmesystem är 20 C.
• v-flödeshastighet. Räckvidden av dess värden är från 0,6 till 1,5 m / s. Vid lägre hastigheter ökar temperaturskillnaden mellan de första och sista radiatorerna i kretsen; På högre nivåer blir det hydrauliska bullret märkbart.

Låt oss beräkna minsta diameter för den notoriska konturen med en kapacitet på 5 kW vid en vattenhastighet i rören på 1 m / s.

D = 354 * (0,86 * 5/20) / 1 = 4,04 mm. På den praktiska sidan betyder det att du kan ta rör med minsta tillgängliga storlek och inte vara rädd för långsam cirkulation i dem.

slutsats

Vi hoppas att överflöd av formler och torra siffror inte är trött på en respekterad läsare. Som vanligt kommer den bifogade videon att erbjuda honom ytterligare ämnesinformation. Lycka till!