Värmebelastning på värme och andra designparametrar: metoder

Ämnet i denna artikel är bestämning av värmebelastningen på värme och andra parametrar som måste beräknas för ett autonomt värmesystem. Materialet är främst inriktat på ägarna av privata hus, långt ifrån värmekonstruktion och behöver de enklaste formlerna och algoritmerna.

Så gå.

Redundans och exakt beräkning

Från första början är det nödvändigt att specificera en subtilitet av beräkningar: Absolut exakta värden av värmeförlust genom golv, tak och väggar, som värmesystemet måste kompensera, är nästan omöjligt att beräkna. Du kan bara prata om en viss grad av pålitlighet av uppskattningarna.

Anledningen är att för många faktorer påverkar värmeförlusten:

• Värmebeständighet av huvudväggar och alla lager av ytmaterial.
• Förekomsten eller frånvaron av kalla broar.
• Vindrosen och platsen för huset på terrängen.
• Ventilationsarbetet (vilket i sin tur beror igen på vindstyrkan och riktningen).
• Insolation grad av fönster och väggar.

Det finns några bra nyheter. Praktiskt taget alla moderna värmepannor och distribuerade värmesystem (uppvärmda golv, el- och gaskonvektorer, etc.) levereras med termostater som mäter värmeförbrukningen beroende på rumstemperaturen.

På praktiskt sätt innebär detta att överskottsvärmeffekten endast påverkar värmemetoden. Till exempel kommer 5 kWh värme inte att ges i en timmes kontinuerlig drift med en effekt på 5 kW, men i 50 minuters drift med en effekt på 6 kW. De närmaste 10 minuterna kommer pannan eller annan värmeanordning att hålla i viloläge, utan att förbruka el eller energi.

Därför: när det gäller beräkning av värmebelastningen är vår uppgift att bestämma dess lägsta tillåtna värde.

Det enda undantaget från den allmänna regeln är förknippad med driften av klassiska bränslepannor och beror på det faktum att minskningen av deras värmeffekt är förknippad med en allvarlig minskning av effektiviteten på grund av ofullständig förbränning av bränsle. Problemet löses genom att installera en värmeackumulator i kretsen och stela värmeanordningarna med termiska huvuden.

Efter uppvärmning arbetar pannan med full effekt och med maximal effektivitet till fullständig förbränning av kol eller ved; då förbrukas den ackumulerade värmeackumulatorns värme för att bibehålla den optimala temperaturen i rummet.

De flesta av de andra parametrarna som måste beräknas tillåter också viss redundans. Men om detta - i de relevanta delarna av artikeln.

Lista över parametrar

Så vad ska vi faktiskt överväga?

• Den totala termiska belastningen på uppvärmning av huset. Den motsvarar den minsta nödvändiga pannkraften eller aggregatets totala effekt i det distribuerade värmesystemet.
• Behovet av värme i ett separat rum.
• Antal sektioner av sektionsradiatorn och storleken på registret motsvarar ett visst värde av värmeffekten.

Observera: För färdiga värmare (konvektorer, platta radiatorer, etc.) anger tillverkarna vanligen den totala värmeffekten i den medföljande dokumentationen.

• Rörledningens diameter, kapabel i fallet med vattenuppvärmning för att tillhandahålla det nödvändiga värmeflödet.
• Parametrar för cirkulationspumpen, som driver kylvätskan i kretsen med angivna parametrar.
• Expansionsbehållarens storlek för att kompensera kylvätskans termiska expansion.

Låt oss gå till formlerna.

Värmebelastning

En av de viktigaste faktorerna som påverkar dess värde är graden av husisolering. SNiP 23-02-2003, som reglerar det termiska skyddet av byggnader, normaliserar denna faktor och härleder de rekommenderade värdena för värmebeständighet hos de inneslutande strukturerna för varje region i landet.

Vi presenterar två sätt att utföra beräkningar: för byggnader som överensstämmer med SNiP 23-02-2003, och för hus med icke-standardiserad värmebeständighet.

Normaliserad värmebeständighet

Instruktioner för beräkning av värmeffekten i detta fall ser så här ut:

• 60 watt per 1 m3 full (inklusive väggar) volymen av huset tas som basvärdet.
• För varje fönster läggs dessutom 100 watt värme till detta värde.. För varje dörr som leder till gatan - 200 watt.

• En ytterligare faktor används för att kompensera för förluster som ökar i kalla områden.

Låt oss exempelvis utföra en beräkning för ett hus som mäter 12 * 12 * 6 meter med tolv fönster och två dörrar till gatan i Sevastopol (den genomsnittliga januari temperaturen är + 3C).

1. Den uppvärmda volymen är 12 * 12 * 6 = 864 kubikmeter.
2. Basvärmeffekten är 864 * 60 = 51.840 watt.
3. Windows och dörrar ökar något: 51840+ (12 * 100) + (2 * 200) = 53440.
4. Det exceptionellt milda klimatet, på grund av närheten till havet, kommer att tvinga oss att använda en regional koefficient på 0,7. 53440 * 0,7 = 37408 watt. Det är på detta värde, och du kan navigera.

Unormaliserad värmebeständighet

Vad ska man göra om kvaliteten på hemisoleringen är märkbart bättre eller sämre än rekommenderat? I detta fall, för att uppskatta värmebelastningen, kan du använda formeln för formuläret Q = V * Dt * K / 860.

I det:

• Q - värt värmeffekt i kilowatt.
• V - uppvärmd volym i kubikmeter.
• Dt är temperaturskillnaden mellan gatan och huset. Vanligtvis tas ett delta mellan det rekommenderade SNiP-värdet för inomhusbruk (+18 - + 22С) och den genomsnittliga minsta temperaturen på gatan under den kallaste månaden de senaste åren.

Att klargöra: att i princip använda det absoluta läget korrekt; Detta innebär dock stora kostnader för pannan och värmeanordningarna, vars fulla kapacitet endast kommer att krävas varje år. Priset på en liten underskattning av de beräknade parametrarna är en viss nedgång i temperaturen i rummet vid toppen av kallt väder vilket lätt kan kompenseras genom att släcka ytterligare värmare.

• K - Isoleringskoefficient, som kan tas från tabellen nedan. Mellanvärdena för koefficienten härleds genom approximation.

Låt oss upprepa beräkningarna för vårt hus i Sevastopol och specificera att dess väggar är 40 cm tjock murverk murverk (porös sedimentär sten) utan yttre ytbehandling, och glasrutan är gjord med englas.

1. Värmeisoleringens koefficient antas vara 1,2.
2. Vi beräknade volymen av huset tidigare; Det är lika med 864 m3.
3. Den interna temperaturen antas vara lika med den rekommenderade SNiP för regioner med en lägre topptemperatur över -31і +18 grader. Information om det genomsnittliga minimumet kommer vänligen att leda till den världsberömda Internet-encyklopedi: den är lika med -0,4C.
4. Beräkningen kommer således att ha formen Q = 864 * (18 - -0,4) * 1,2 / 860 = 22,2 kW.

Som det är lätt att se, gav beräkningen ett resultat som skiljer sig från det som erhållits av den första algoritmen med en och en halv gång. Anledningen är först och främst att det genomsnittliga minimumet som används av oss är märkbart annorlunda än det absoluta minimumet (cirka -25 ° C). Att öka temperaturdeltagandet med en och en halv gånger exakt samma tid ökar byggnadens beräknade värmebehov.

GCal

Vid beräkning av mängden termisk energi som mottas av en byggnad eller ett rum, tillsammans med kilowatt-timmar, används ett annat värde - gigacalorie. Det motsvarar den mängd värme som krävs för att värma 1000 ton vatten vid 1 grad vid ett tryck av 1 atmosfär.

Hur man räkna om kilowatt av värmekraft i gigakalorier av värmeförbrukning? Det är enkelt: en gigacalorie är 1162,2 kW / h. Med en toppvärmekälla på 54 kW kommer den maximala timlasten vid uppvärmning att vara 54 / 1162,2 = 0,046 Gcal * timme.

Det är användbart: För varje region i landet reglerar de lokala myndigheterna värmeförbrukningen i gigcaloria per kvadratmeter utrymme under månaden. Medelvärdet i Ryska federationen är 0,0342 Gcal / m2 per månad.

rum

Hur man beräknar behovet av värme för ett enkelrum? Här används samma beräkningssystem som för hela huset, med ett enda ändringsförslag. Om rummet är angränsat av ett uppvärmt rum utan egna värmeanordningar ingår det i beräkningen.

Så om en korridor som mäter 1,2 * 4 * 3 meter gränsar till ett rum som mäter 4 * 5 * 3 meter, beräknas värmeffekten hos värmaren för en volym av 4 * 5 * 3 + 1,2 * 4 * 3 = 60 + 14, 4 = 74,4 m3.

Värmeapparater

Sektionsradiatorer

Generellt kan information om värmeflödet per sektion alltid hittas på tillverkarens hemsida.

Om det är okänt kan du lita på följande ungefärliga värden:

• Gjutjärnssektion - 160 watt.
• Bimetallavsnitt - 180 watt.
• Aluminiumsektion - 200 watt.

Som alltid finns det ett antal finesser. Vid sidokoppling av radiatorn med 10 eller flera sektioner är temperaturvariationen mellan proximal till fodret och ändsektionerna ganska signifikant.

Förresten: Effekten kommer till intet om fodret är anslutet diagonalt eller från botten till botten.

Dessutom anger tillverkare av värmare normalt effekten för en mycket specifik temperatur delta mellan radiatorn och luften, lika med 70 grader. Beroende på värmeflödet på Dt är linjärt: om batteriet är 35 grader varmare än luft, kommer batteriets värmeffekt att vara exakt hälften av den deklarerade.

Till exempel, när lufttemperaturen i rummet är + 20C och kylvätsketemperaturen är + 55C, kommer effekten av aluminiumsektionen av standardstorleken att vara 200 / (70/35) = 100 watt. För att ge en effekt på 2 kW behöver du 2000/100 = 20 sektioner.

register

Självgjorda register står ut i listan över värmeanordningar.

Tillverkare av uppenbara skäl kan inte ange deras termiska kapacitet; Det är dock enkelt att beräkna det själv.

• För den första delen av registret (ett horisontellt rör med kända dimensioner) är effekten lika med produkten av dess yttre diameter och längd i meter, temperaturen av temperaturen mellan kylmediet och luften i grader och en konstant koefficient på 36,5356.
• För efterföljande sektioner som ligger i det uppåtriktade flödet av varmluft används en ytterligare faktor på 0,9.

Låt oss analysera ett annat exempel - vi beräknar värmeflödet för ett fyrradigt register med en sektionsdiameter av 159 mm, en längd av 4 meter och en temperatur på 60 grader i ett rum med en inre temperatur på + 20 ° C.

1. Delta temperaturen i vårt fall är 60-20 = 40C.
2. Vi konverterar rörets diameter till meter. 159 mm = 0,159 m.
3. Beräkna värmekraften i den första sektionen. Q = 0,159 * 4 * 40 * 36,5356 = 929,46 watt.
4. För varje efterföljande sektion kommer effekten att vara lika med 929,46 * 0,9 = 836,5 watt.
5. Den totala effekten är 929,46 + (836,5 * 3) = 3500 (avrundade) watt.

Rörledningens diameter

Hur bestämmer du minsta värdet på rörets fyllning eller foders inre diameter på värmeanordningen? Vi kommer inte att klättra in i vildmarken och använda bordet som innehåller de färdiga resultaten för skillnaden mellan flödet och returflödet på 20 grader. Detta värde är typiskt för autonoma system.

Kylvätskans maximala flödeshastighet får inte överstiga 1,5 m / s för att undvika buller. oftare inriktad på en hastighet av 1 m / s.

Till exempel, för en 20 kW panna, fylls den minsta inre diametern hos fyllningen med en flödeshastighet på 0,8 m / s lika med 20 mm.

Observera: Den inre diametern är nära fjärrkontrollen (villkorlig passage) av stålröret. Plast- och metall-plaströr är vanligtvis märkta med en ytterdiameter som är 6-10 mm större än innerdiametern. Således har ett polypropenrör med en storlek av 26 mm en inre diameter av 20 mm.

Cirkulationspump

Två parametrar av pumpen är viktiga för oss: huvudet och prestanda. I ett privat hus, vid all rimlig längd av kretsen, är minimitrycket för de billigaste pumparna 2 meter (0.2 kgf / cm2): det är detta differensvärde som cirkulerar uppvärmningssystemet för bostadshus.

Den erforderliga prestandan beräknas med formeln G = Q / (1,163 * Dt).

I det:

• G - produktivitet (m3 / timme).
• Q är kraften i kretsen där pumpen är installerad (KW).
• Dt är temperaturskillnaden mellan direkt- och returledningarna i grader (i ett fristående system, det typiska värdet på Dt = 20C).

För en krets med en termisk belastning på 20 kilowatt, med ett standardtemperatur delta, kommer konstruktionsförmågan att vara 20 / (1,163 * 20) = 0,86 m3 / timme.

Expansionstank

En av parametrarna som behöver beräknas för ett autonomt system är volymen av expansionstanken.

Den exakta beräkningen baseras på en ganska lång serie parametrar:

• Temperatur och typ av kylvätska. Utvidgningskoefficienten beror inte bara på uppvärmningsgraden av batterierna utan också på vad de är fyllda med: vatten-glykolblandningarna expanderar mer.
• Max arbetstryck i systemet.
• Laddningstrycket på tanken, beroende på sin tur på kretsens hydrostatiska tryck (höjden på kretsens övre punkt ovanför expansionstanken).

Det finns emellertid en nyans som gör det möjligt att kraftigt förenkla beräkningen. Om en underskattning av tankens volym i bästa fall leder till en konstant manövrering av säkerhetsventilen, och i värsta fall - till förstöringen av kretsen, kommer överskottsvolymen inte att skada något.

Därför tas en tank vanligen med en förskjutning som motsvarar 1/10 av den totala mängden kylvätska i systemet.

Tips: För att ta reda på volymen på kretsen är det tillräckligt att fylla det med vatten och tömma det i en mätskål.

slutsats

Vi hoppas att de ovanstående beräkningsplanerna kommer att förenkla läsarens liv och lindra honom av många problem. Som vanligt kommer videon som bifogas artikeln att erbjuda ytterligare information till dess uppmärksamhet.

Lycka till!