الحساب الحراري لنظام التدفئة: كيفية حساب الحمل على النظام بشكل صحيح

يعد التصميم والحساب الحراري لنظام التدفئة مرحلة إلزامية في ترتيب التدفئة المنزلية. المهمة الرئيسية لأنشطة الحوسبة هي تحديد المعلمات المثلى للغلاية ونظام المبرد.

موافق ، للوهلة الأولى ، قد يبدو أنه لا يمكن إلا للمهندس إجراء حساب الهندسة الحرارية. ومع ذلك ، ليس كل شيء معقد للغاية. بمعرفة خوارزمية الإجراءات ، سيتحول إلى إجراء الحسابات اللازمة بشكل مستقل.

توضح المقالة بالتفصيل إجراء الحساب وتوفر جميع الصيغ اللازمة. لفهم أفضل ، قمنا بإعداد مثال للحساب الحراري لمنزل خاص.

الحساب الحراري للتدفئة: ترتيب عام

الحساب الحراري الكلاسيكي لنظام التسخين هو وثيقة فنية موحدة ، تتضمن طرق الحساب القياسية الإلزامية على مراحل.

ولكن قبل دراسة هذه الحسابات للمعلمات الرئيسية ، تحتاج إلى تحديد مفهوم نظام التدفئة نفسه.

يتميز نظام التدفئة بالإمداد القسري وإزالة الحرارة اللاإرادية في الغرفة.

المهام الرئيسية لحساب وتصميم نظام التدفئة:

• الأكثر موثوقية تحديد فقدان الحرارة ؛
• تحديد كمية وشروط استخدام المبرد ؛
• حدد عناصر التوليد والحركة ونقل الحرارة بأكبر قدر ممكن من الدقة.

أثناء البناء أنظمة التدفئة من الضروري جمع مجموعة متنوعة من البيانات في البداية في الغرفة / المبنى حيث سيتم استخدام نظام التدفئة. بعد إجراء حساب المعلمات الحرارية للنظام ، قم بتحليل نتائج العمليات الحسابية.

بناءً على البيانات التي تم الحصول عليها ، يتم اختيار مكونات نظام التدفئة مع الشراء والتركيب والتشغيل اللاحق.

التدفئة عبارة عن نظام متعدد المكونات لضمان نظام درجة الحرارة المعتمد في الغرفة / المبنى. إنه جزء منفصل من مجمع الاتصالات في السكن الحديث

من الجدير بالذكر أن الطريقة المحددة للحساب الحراري تسمح لك بحساب عدد كبير من الكميات التي تصف نظام التسخين المستقبلي بدقة.

نتيجة للحساب الحراري ، ستكون المعلومات التالية متاحة:

• عدد خسائر الحرارة ، قوة المرجل ؛
• عدد ونوع مشعات الحرارة لكل غرفة على حدة ؛
• الخصائص الهيدروليكية لخط الأنابيب ؛
• حجم وسرعة سائل التبريد ، طاقة المضخة الحرارية.

الحساب الحراري ليس مخططًا نظريًا ، ولكنه نتائج دقيقة ومعقولة تمامًا ، والتي يوصى باستخدامها عمليًا عند اختيار مكونات نظام التدفئة.

معايير درجة حرارة الغرفة

قبل إجراء أي حسابات لمعلمات النظام ، من الضروري ، على الأقل ، معرفة ترتيب النتائج المتوقعة ، بالإضافة إلى امتلاك خصائص موحدة لبعض الكميات المجدولة التي يجب استبدالها في الصيغ أو توجيهها.

من خلال إجراء حسابات المعلمات مع مثل هذه الثوابت ، يمكنك التأكد من موثوقية المعلمة الديناميكية أو المعلمة الثابتة للنظام.

بالنسبة للمباني ذات الأغراض المختلفة ، هناك معايير مرجعية لظروف درجة حرارة المباني السكنية وغير السكنية. هذه المعايير مكرسة في ما يسمى GOST

بالنسبة لنظام التدفئة ، فإن أحد هذه المعايير العالمية هو درجة حرارة الغرفة ، والتي يجب أن تكون ثابتة بغض النظر عن الموسم أو الظروف البيئية.

وفقًا للوائح المعايير والأنظمة الصحية ، هناك اختلافات في درجات الحرارة بالنسبة لفترتي الصيف والشتاء من السنة. نظام تكييف الهواء مسؤول عن نظام درجة حرارة الغرفة في فصل الصيف ، ويتم وصف مبدأ حسابه بالتفصيل في هذه المقالة.

ولكن يتم توفير درجة حرارة الغرفة في الشتاء بواسطة نظام التدفئة. لذلك ، نحن مهتمون بنطاقات درجات الحرارة وتحملها للانحرافات لموسم الشتاء.

تحدد معظم الوثائق التنظيمية نطاقات درجات الحرارة التالية ، والتي تسمح للشخص بالراحة في الغرفة.

للمباني غير السكنية تصل إلى 100 م²:

• 22-24 درجة مئوية - درجة حرارة الهواء المثلى ؛
• 1 درجة مئوية - التذبذب المسموح به.

للمباني المكتبية بمساحة تزيد عن 100 م² درجة الحرارة 21-23 درجة مئوية. بالنسبة للمباني غير السكنية من النوع الصناعي ، تختلف نطاقات درجة الحرارة بشكل كبير اعتمادًا على الغرض من الغرفة ومعايير حماية العمال المعمول بها.

درجة حرارة الغرفة المريحة لكل شخص "خاصة".شخص ما يحب أن يكون دافئًا جدًا في الغرفة ، شخصًا مريحًا عندما تكون الغرفة باردة - كل شيء فردي تمامًا

أما بالنسبة للمباني السكنية: الشقق والمنازل الخاصة والعقارات وغيرها ، فهناك درجات حرارة معينة يمكن تعديلها حسب رغبة السكان.

وحتى الآن لغرف محددة من شقة ومنزل لدينا:

• 20-22 درجة مئوية - السكني ، بما في ذلك غرفة الأطفال ، التسامح ± 2 درجة مئوية -
• 19-21 درجة مئوية - المطبخ والمرحاض والتسامح ± 2 درجة مئوية ؛
• 24-26 درجة مئوية - حمام ، دش ، مسبح ، تحمل ± 1 درجة مئوية ؛
• 16-18 درجة مئوية - ممرات ، أروقة ، سلالم ، خزائن ، تسامح + 3 درجات مئوية

من المهم ملاحظة أن هناك العديد من المعلمات الأساسية الأخرى التي تؤثر على درجة الحرارة في الغرفة والتي تحتاج إلى التركيز عليها عند حساب نظام التدفئة: الرطوبة (40-60٪) ، تركيز الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في الهواء (250: 1) ، سرعة الهواء الكتل (0.13-0.25 م / ث) ، إلخ.

حساب فقدان الحرارة في المنزل

وفقًا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية (فيزياء المدرسة) ، لا يوجد نقل تلقائي للطاقة من أشياء أقل حرارة إلى أشياء صغيرة أو ماكرو أكثر تسخينًا. ومن الحالات الخاصة لهذا القانون "الرغبة" في خلق توازن في درجة الحرارة بين نظامين ديناميكيين حراريين.

على سبيل المثال ، النظام الأول عبارة عن بيئة بدرجة حرارة -20 درجة مئوية ، والنظام الثاني عبارة عن مبنى بدرجة حرارة داخلية تبلغ + 20 درجة مئوية. وفقًا للقانون أعلاه ، سيسعى هذان النظامان إلى تحقيق التوازن من خلال تبادل الطاقة. سيحدث ذلك من خلال فقدان الحرارة من النظام الثاني والتبريد في النظام الأول.

يمكننا القول بالتأكيد أن درجة الحرارة المحيطة تعتمد على خط العرض الذي يقع فيه المنزل الخاص. ويؤثر فرق درجة الحرارة على كمية التسرب الحراري من المبنى (+)

عن طريق فقدان الحرارة يعني إطلاق الحرارة (الطاقة) اللاإرادي من جسم معين (منزل ، شقة). بالنسبة للشقة العادية ، فإن هذه العملية ليست "ملحوظة" مقارنة بالمنزل الخاص ، حيث تقع الشقة داخل المبنى وتكون "مجاورة" للشقق الأخرى.

في منزل خاص من خلال الجدران الخارجية والأرضية والسقف والنوافذ والأبواب ، إلى درجة أو بأخرى ، "يترك" الحرارة.

من خلال معرفة مقدار فقدان الحرارة في أكثر الظروف الجوية سوءًا وخصائص هذه الظروف ، من الممكن حساب قوة نظام التدفئة بدقة عالية.

لذلك ، يتم حساب حجم تسرب الحرارة من المبنى بالصيغة التالية:

س = س_الجنس+ س_الحائط+ س_{النافذة}+ س_السقف+ س_الباب+ ... + س_طأين

Qi - مقدار فقدان الحرارة من المظهر المنتظم لغلاف المبنى.

يتم حساب كل مكون من الصيغة بالصيغة:

س = S * ΔT / Rأين

• س - تسرب الحرارة ، V ؛
• ق - مساحة نوع معين من البناء ، مربع. م ؛
• ∆ ت - الفرق في درجات حرارة الهواء المحيط وداخلي ° C ؛
• ص - المقاومة الحرارية لنوع معين من الهياكل ، م²* ° C / W.

يوصى بأخذ قيمة المقاومة الحرارية للمواد الحقيقية من الجداول المساعدة.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن الحصول على المقاومة الحرارية باستخدام النسبة التالية:

R = د / كأين

• ص - المقاومة الحرارية ، (م²* K) / W ؛
• ك - الموصلية الحرارية للمادة ، W / (m²* K) ؛
• د - سمك هذه المادة ، م

في المنازل القديمة ذات هيكل التسقيف الرطب ، يحدث تسرب الحرارة من خلال الجزء العلوي من المبنى ، أي من خلال السقف والعلية. تنفيذ الأحداث ل عزل السقف أو عزل سقف العلية حل هذه المشكلة.

إذا قمت بعزل مساحة العلية والسقف ، فيمكن تقليل فقدان الحرارة الكلي من المنزل بشكل كبير

في المنزل هناك عدة أنواع أخرى من فقدان الحرارة من خلال الشقوق في الهياكل ، ونظام التهوية ، وغطاء طباخ ، وفتح النوافذ والأبواب. لكن أخذ حجمها في الاعتبار لا معنى له ، لأنها لا تشكل أكثر من 5 ٪ من إجمالي عدد التسريبات الحرارية الرئيسية.

تحديد قوة المرجل

للحفاظ على فرق درجة الحرارة بين البيئة ودرجة الحرارة داخل المنزل ، هناك حاجة إلى نظام تدفئة مستقل يحافظ على درجة الحرارة المطلوبة في كل غرفة في منزل خاص.

أساس نظام التدفئة مختلف أنواع المراجل: وقود سائل أو صلب ، كهرباء أو غاز.

المرجل هو الوحدة المركزية لنظام التدفئة التي تولد الحرارة. السمة الرئيسية للغلاية هي قوتها ، أي أن معدل التحويل هو كمية الحرارة لكل وحدة زمنية.

بعد حساب الحمل الحراري للتدفئة ، نحصل على طاقة المرجل المقننة المطلوبة.

بالنسبة لشقة عادية متعددة الغرف ، يتم حساب قوة المرجل من خلال المنطقة والطاقة المحددة:

ص_مرجل= (S_{المباني}* ص_محدد)/10أين

• ق_{المباني} - المساحة الإجمالية للغرفة الساخنة ؛
• ص_مبكر - القدرة النوعية المتعلقة بالظروف المناخية.

لكن هذه الصيغة لا تأخذ في الاعتبار فقدان الحرارة ، وهو ما يكفي في منزل خاص.

هناك علاقة أخرى تأخذ هذه المعلمة في الاعتبار:

ص_مرجل= (س_خسائر* S) / 100أين

• ص_مرجل - قوة المرجل ؛
• س_خسائر - فقدان الحرارة ؛
• ق - منطقة ساخنة.

يجب زيادة السعة المقدرة للغلاية. احتياطي ضروري إذا كان من المخطط استخدام مرجل لتسخين المياه للحمام والمطبخ.

في معظم أنظمة التدفئة في المنازل الخاصة ، يوصى باستخدام خزان تمدد يتم فيه تخزين سائل التبريد. يحتاج كل منزل خاص إلى الماء الساخن

من أجل توفير احتياطي طاقة المرجل في الصيغة الأخيرة ، من الضروري إضافة عامل الأمان K:

ص_مرجل= (س_خسائر* S * K) / 100أين

إلى - ستكون مساوية لـ 1.25 ، أي أنه سيتم زيادة السعة التصميمية للغلاية بنسبة 25٪.

وبالتالي ، توفر سعة المرجل الفرصة للحفاظ على درجة حرارة الهواء القياسية في غرف المبنى ، بالإضافة إلى الحصول على حجم أولي وإضافي من الماء الساخن في المنزل.

ميزات اختيار المشعات

المكونات القياسية لتوفير الحرارة في الغرفة هي المشعاعات ، والألواح ، وأنظمة التدفئة الأرضية ، والحمل الحراري ، إلخ. الأجزاء الأكثر شيوعًا في نظام التدفئة هي المشعاعات.

المبرد الحراري هو تصميم أجوف خاص لنوع معياري مصنوع من سبيكة ذات تبديد حراري عالي. وهي مصنوعة من الفولاذ والألمنيوم والحديد الزهر والسيراميك وسبائك أخرى. يتم تقليل مبدأ تشغيل مشعاع التدفئة إلى انبعاث الطاقة من المبرد إلى مساحة الغرفة من خلال "البتلات".

استبدل مبرد التسخين من الألمنيوم والمعدن بطاريات حديد الزهر الضخمة. جعلت سهولة الإنتاج وتبديد الحرارة العالية والبناء والتصميم الناجحين هذا المنتج أداة شائعة وواسعة الانتشار لإشعاع الحرارة في الغرفة.

هناك العديد من التقنيات حساب مشعات التدفئة في الغرفة. يتم فرز القائمة التالية من الأساليب من أجل زيادة الدقة.

خيارات الحساب:

1. حسب المنطقة. N = (S * 100) / C ، حيث N هو عدد الأقسام ، S هي مساحة الغرفة (م²) ، ج - نقل الحرارة من قسم واحد من الرادياتير (W ، مأخوذ من جواز السفر أو شهادة المنتج) ، 100 واط - كمية التدفق الحراري المطلوب للتدفئة 1 م² (القيمة التجريبية). السؤال الذي يطرح نفسه: كيف تأخذ في الاعتبار ارتفاع سقف الغرفة؟
2. من حيث الحجم. N = (S * H ​​* 41) / C ، حيث N ، S ، C متشابهة. N - ارتفاع الغرفة ، 41 واط - كمية تدفق الحرارة اللازمة لتسخين 1 م³ (القيمة التجريبية).
3. حسب المعاملات. N = (100 * S * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C ، حيث تتشابه N و S و C و 100. k1 - مع مراعاة عدد الكاميرات في نافذة زجاجية مزدوجة من نافذة الغرفة ، k2 - العزل الحراري للجدران ، k3 - نسبة مساحة النوافذ إلى مساحة الغرفة ، k4 - متوسط ​​درجة حرارة ناقص في أبرد أسبوع في الشتاء ، k5 - عدد الجدران الخارجية للغرفة (التي "تخرج في الخارج") ، k6 - نوع الغرفة في الأعلى ، k7 - ارتفاع السقف.

هذا هو الخيار الأكثر دقة لحساب عدد الأقسام. بطبيعة الحال ، دائمًا ما يتم تقريب النتائج الكسرية للحسابات إلى العدد الصحيح التالي.

الحساب الهيدروليكي لإمدادات المياه

بالطبع ، لا يمكن أن تكتمل "صورة" حساب الحرارة للتدفئة بدون حساب خصائص مثل حجم سائل التبريد وسرعته.في معظم الحالات ، يكون سائل التبريد عبارة عن ماء عادي في حالة تراكم سائلة أو غازية.

يوصى بحساب الحجم الفعلي للمبرد عن طريق جمع كل التجاويف في نظام التسخين. عند استخدام مرجل أحادي الدائرة ، هذا هو الخيار الأفضل. عند استخدام الغلايات ذات الدائرة المزدوجة في نظام التدفئة ، من الضروري مراعاة تكاليف الماء الساخن للأغراض الصحية وغيرها من الأغراض المنزلية

يتم حساب حجم الماء الذي يتم تسخينه بواسطة غلاية مزدوجة الدائرة لتزويد السكان بالماء الساخن وتسخين المبرد عن طريق جمع الحجم الداخلي لدائرة التسخين والاحتياجات الفعلية للمستخدمين في الماء الساخن.

يتم حساب حجم الماء الساخن في نظام التدفئة بالصيغة:

W = ك * صأين

• دبليو - حجم الناقل الحراري ؛
• ص - قوة مرجل التدفئة ؛
• ك - عامل الطاقة (عدد اللترات لكل وحدة طاقة 13.5 ، النطاق 10-15 لترًا).

ونتيجة لذلك ، تبدو الصيغة النهائية كما يلي:

W = 13.5 * ص

سرعة السوائل هي التقييم الديناميكي النهائي لنظام التسخين ، والذي يميز معدل دوران السوائل في النظام.

تساعد هذه القيمة على تقييم نوع وقطر خط الأنابيب:

V = (0.86 * P * μ) / ΔTأين

• ص - قوة المرجل ؛
• μ - كفاءة المرجل ؛
• ∆ ت - فرق درجة الحرارة بين المياه الموردة والمياه العائدة.

استخدام الطرق السابقة الحساب الهيدروليكي، سيكون من الممكن الحصول على معلمات حقيقية ، وهي "أساس" نظام التدفئة في المستقبل.

مثال للحساب الحراري

كمثال على حساب الحرارة ، يوجد منزل عادي مكون من طابق واحد مع أربع غرف معيشة ومطبخ وحمام و "حديقة شتوية" وغرف منافع.

يتكون الأساس من بلاطة خرسانية مسلحة متجانسة (20 سم) ، الجدران الخارجية خرسانية (25 سم) مع الجص ، السقف مغطى بعوارض خشبية ، السقف من البلاط المعدني والصوف المعدني (10 سم)

تشير إلى المعلمات الأولية للمنزل ، اللازمة للحسابات.

أبعاد المبنى:

• ارتفاع الأرضية - 3 م ؛
• نافذة صغيرة من الأمام والخلف للمبنى 1470 * 1420 مم ؛
• نافذة كبيرة للواجهة 2080 * 1420 مم ؛
• أبواب المدخل 2000 * 900 مم ؛
• أبواب خلفية (مخرج إلى الشرفة) 2000 * 1400 (700 + 700) مم.

العرض الكلي للمبنى 9.5 م²بطول 16 م². سيتم تسخين غرف المعيشة فقط (4 قطع) ، وحمام ومطبخ.

لحساب فقدان الحرارة بدقة على الجدران من منطقة الجدران الخارجية ، تحتاج إلى طرح مساحة جميع النوافذ والأبواب - وهذا نوع مختلف تمامًا من المواد بمقاومته الحرارية

نبدأ بحساب مناطق المواد المتجانسة:

• مساحة الطابق - 152 م²;
• مساحة السطح - 180 م² ، بالنظر إلى ارتفاع العلية 1.3 م وعرض الجري - 4 م ؛
• مساحة النافذة - 3 * 1.47 * 1.42 + 2.08 * 1.42 = 9.22 م²;
• منطقة الباب - 2 * 0.9 + 2 * 2 * 1.4 = 7.4 م².

مساحة الجدران الخارجية ستكون 51 * 3-9.22-7.4 = 136.38 م².

ننتقل إلى حساب فقدان الحرارة على كل مادة:

• س_الجنس= S * ΔT * k / d = 152 * 20 * 0.2 / 1.7 = 357.65 واط ؛
• س_السقف= 180 * 40 * 0.1 / 0.05 = 14400 واط ؛
• س_{النافذة}= 9.22 * 40 * 0.36 / 0.5 = 265.54 واط ؛
• س_الباب= 7.4 * 40 * 0.15 / 0.75 = 59.2 واط ؛

وكذلك س_الحائط ما يعادل 136.38 * 40 * 0.25 / 0.3 = 4546. ويبلغ مجموع خسائر الحرارة 19628.4 واط.

نتيجة لذلك ، نحسب قوة المرجل: P_مرجل= س_خسائر* S_{غرفة التدفئة}* K / 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 كيلوواط.

سنقوم بحساب عدد أقسام المشعات لإحدى الغرف. لجميع الحسابات الأخرى ، الحسابات متشابهة. على سبيل المثال ، تبلغ مساحة الغرفة (الزاوية اليسرى السفلية من الرسم التخطيطي) 10.4 م 2.

لذلك ، 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.

لهذه الغرفة ، هناك حاجة إلى 9 أقسام من مشعاع التدفئة مع نقل الحرارة 180 واط.

ننتقل إلى حساب كمية المبرد في النظام - W = 13.5 * P = 13.5 * 21 = 283.5 لتر. لذلك ، ستكون سرعة سائل التبريد: V = (0.86 * P * μ) / ∆T = (0.86 * 21000 * 0.9) /20=812.7 لتر.

ونتيجة لذلك ، فإن ثورة كاملة من إجمالي حجم سائل التبريد في النظام ستعادل 2.87 مرة في ساعة واحدة.

ستساعد مجموعة مختارة من المقالات على الحساب الحراري في تحديد المعلمات الدقيقة لعناصر نظام التدفئة:

1. حساب نظام التدفئة لمنزل خاص: قواعد وأمثلة على الحساب
2. الحساب الحراري للمبنى: التفاصيل والصيغ لإجراء العمليات الحسابية + أمثلة عملية

استنتاجات وفيديو مفيد حول الموضوع

يتم عرض حساب بسيط لنظام التدفئة لمنزل خاص في المراجعة التالية:

يتم عرض جميع التفاصيل الدقيقة والطرق المقبولة بشكل عام لحساب فقدان الحرارة للمبنى أدناه:

خيار آخر لحساب التسربات الحرارية في منزل خاص نموذجي:

يتحدث هذا الفيديو عن ميزات تداول ناقل الطاقة لتدفئة المنزل:

الحساب الحراري لنظام التدفئة فردي بطبيعته ، يجب أن يتم بشكل صحيح ودقيق. كلما تم إجراء الحسابات بشكل أكثر دقة ، كلما قلت الحاجة إلى الدفع الزائد لأصحاب المنازل الريفية أثناء التشغيل.

هل لديك خبرة في إجراء الحساب الحراري لنظام التدفئة؟ أو لديك أسئلة حول الموضوع؟ يرجى مشاركة رأيك وترك التعليقات. توجد كتلة الملاحظات أدناه.