Apkures sistēmas termiskais aprēķins: kā pareizi aprēķināt sistēmas slodzi

Apkures sistēmas projektēšana un siltuma aprēķins ir obligāts posms mājas apkures organizēšanā. Galvenais skaitļošanas darbību uzdevums ir noteikt katla un radiatora sistēmas optimālos parametrus.

Piekrītu, no pirmā acu uzmetiena varētu šķist, ka siltumtehnikas aprēķinus var veikt tikai inženieris. Tomēr ne viss ir tik sarežģīti. Zinot darbību algoritmu, izrādīsies, ka patstāvīgi veic nepieciešamos aprēķinus.

Rakstā sīki aprakstīta aprēķina procedūra un sniegtas visas nepieciešamās formulas. Lai labāk izprastu, mēs esam sagatavojuši privātmājas siltuma aprēķina piemēru.

Apkures termiskais aprēķins: vispārējā kārtībā

Apkures sistēmas klasiskais siltuma aprēķins ir konsolidēts tehniskais dokuments, kas ietver obligātās pakāpeniskās standarta aprēķina metodes.

Bet pirms šo galveno parametru aprēķinu izpētes jums jāizlemj par pašas apkures sistēmas koncepciju.

Apkures sistēmu raksturo piespiedu padeve un piespiedu siltuma noņemšana telpā.

Apkures sistēmas aprēķināšanas un projektēšanas galvenie uzdevumi:

• visdrošāk nosaka siltuma zudumus;
• noteikt dzesēšanas šķidruma daudzumu un lietošanas nosacījumus;
• pēc iespējas precīzāk izvēlieties ražošanas, pārvietošanas un siltuma pārneses elementus.

Būvniecības laikā apkures sistēmas Sākotnēji ir nepieciešams apkopot dažādus datus par telpu / ēku, kurā tiks izmantota apkures sistēma. Pēc sistēmas termisko parametru aprēķināšanas veiciet aritmētisko operāciju rezultātu analīzi.

Balstoties uz iegūtajiem datiem, tiek izvēlēti apkures sistēmas komponenti ar sekojošu iegādi, uzstādīšanu un nodošanu ekspluatācijā.

Apkure ir daudzkomponentu sistēma apstiprināta temperatūras režīma nodrošināšanai telpā / ēkā. Tā ir atsevišķa modernā korpusa komunikāciju kompleksa sastāvdaļa

Jāatzīmē, ka norādītā siltuma aprēķināšanas metode ļauj precīzi aprēķināt lielu daudzumu daudzumu, kas īpaši raksturo nākotnes apkures sistēmu.

Termiskā aprēķina rezultātā būs pieejama šāda informācija:

• siltuma zudumu skaits, katla jauda;
• siltuma radiatoru skaits un tips katrai telpai atsevišķi;
• cauruļvada hidrauliskās īpašības;
• tilpums, dzesēšanas šķidruma ātrums, siltumsūkņa jauda.

Termiskais aprēķins nav teorētisks izklāsts, bet diezgan precīzi un pamatoti rezultāti, kurus ieteicams izmantot praksē, izvēloties apkures sistēmas komponentus.

Istabas temperatūras standarti

Pirms jebkādu sistēmas parametru aprēķināšanas ir jāzina vismaz paredzamo rezultātu secība, kā arī jābūt standartizētiem dažu tabulas lielumu raksturlielumiem, kuri jāaizstāj formulās vai jāorientē uz tiem.

Veicot parametru aprēķinus ar šādām konstantēm, jūs varat būt pārliecināti par vēlamā dinamiskā vai nemainīgā sistēmas parametra uzticamību.

Dažādu telpu telpām ir atsauces standarti dzīvojamo un nedzīvojamo telpu temperatūras apstākļiem. Šie standarti ir ietverti tā sauktajā GOST

Apkures sistēmai viens no šiem globālajiem parametriem ir telpas temperatūra, kurai jābūt nemainīgai neatkarīgi no gadalaika vai apkārtējās vides apstākļiem.

Saskaņā ar sanitāro normu un noteikumu noteikumiem temperatūrā ir atšķirības salīdzinājumā ar gada vasaras un ziemas periodiem. Gaisa kondicionēšanas sistēma ir atbildīga par telpas temperatūras režīmu vasaras sezonā, tās aprēķināšanas princips ir sīki aprakstīts šo rakstu.

Bet istabas temperatūru ziemā nodrošina apkures sistēma. Tāpēc mūs interesē temperatūras diapazoni un to pielaides novirzēm ziemas sezonā.

Lielākā daļa normatīvo dokumentu norāda šādus temperatūras diapazonus, kas ļauj cilvēkam ērti justies telpā.

Nedzīvojamām biroja telpām līdz 100 m²:

• 22-24 ° C - optimāla gaisa temperatūra;
• 1 ° C - pieļaujamās svārstības.

Biroju tipa telpām ar platību virs 100 m² temperatūra ir 21–23 ° C. Rūpnieciskā tipa nedzīvojamām telpām temperatūras amplitūda ievērojami atšķiras atkarībā no telpas mērķa un noteiktajiem darba aizsardzības standartiem.

Ērta istabas temperatūra katram cilvēkam ir “sava”.Kādam patīk, ka telpā ir ļoti silti, kādam - ērti, kad telpā ir forši - tas viss ir diezgan individuāli

Runājot par dzīvojamām telpām: dzīvokļiem, privātmājām, īpašumiem utt., Ir noteiktas temperatūras amplitūdas, kuras var pielāgot atkarībā no iedzīvotāju vēlmēm.

Un tomēr konkrētiem dzīvokļa un mājas numuriem mums ir:

• 20-22 ° C - dzīvojamā, ieskaitot bērnu istabu, pielaide ± 2 ° С -
• 19-21 ° C - virtuve, tualete, pielaide ± 2 ° C;
• 24-26 ° C - vanna, duša, baseins, pielaide ± 1 ° C;
• 16-18 ° C - koridori, gaiteņi, kāpņu telpas, pieliekamie, pielaide + 3 ° C

Svarīgi atzīmēt, ka ir vēl vairāki pamatparametri, kas ietekmē temperatūru telpā un uz kuriem jums jākoncentrējas, aprēķinot apkures sistēmu: mitrums (40–60%), skābekļa un oglekļa dioksīda koncentrācija gaisā (250: 1), gaisa ātrums masas (0,13–0,25 m / s) utt.

Siltuma zudumu aprēķins mājā

Saskaņā ar otro termodinamikas likumu (skolas fizika) nav spontānas enerģijas pārnešanas no mazāk uzkarsētiem uz vairāk uzkarsētiem mini vai makro objektiem. Īpašs šī likuma gadījums ir “vēlme” radīt temperatūras līdzsvaru starp divām termodinamiskām sistēmām.

Piemēram, pirmā sistēma ir vide ar temperatūru -20 ° C, otrā sistēma ir ēka ar iekšējo temperatūru + 20 ° C. Saskaņā ar iepriekš minēto likumu šīs divas sistēmas centīsies panākt līdzsvaru, apmainoties ar enerģiju. Tas notiks, izmantojot siltuma zudumus no otrās sistēmas un atdzesējot pirmo.

Mēs noteikti varam teikt, ka apkārtējās vides temperatūra ir atkarīga no platuma, kurā atrodas privātmāja. Un temperatūras starpība ietekmē siltuma noplūdes daudzumu no ēkas (+)

Ar siltuma zudumiem saprot siltuma (enerģijas) piespiedu izdalīšanos no noteikta objekta (mājas, dzīvokļa). Parastam dzīvoklim šis process nav tik “pamanāms”, salīdzinot ar privātmāju, jo dzīvoklis atrodas ēkas iekšpusē un ir “blakus” citiem dzīvokļiem.

Privātmājā caur ārsienām, grīdu, jumtu, logiem un durvīm vienā vai otrā pakāpē siltums “iziet”.

Zinot siltuma zudumu daudzumu visnelabvēlīgākajos laika apstākļos un šo apstākļu īpašības, ir iespējams ar augstu precizitāti aprēķināt apkures sistēmas jaudu.

Tātad siltumenerģijas noplūdes apjomu no ēkas aprēķina pēc šādas formulas:

Q = Q_dzimums+ Q_siena+ Q_logs+ Q_jumts+ Q_durvis+ ... + Q_ikur

Qi - siltuma zudumu daudzums, pateicoties ēkas korpusa vienveidīgam izskatam.

Katru formulas sastāvdaļu aprēķina pēc formulas:

Q = S * ΔT / Rkur

• Q - siltuma noplūde, V;
• S - noteikta veida konstrukcijas laukums, kv. m;
• ∆T - apkārtējā un iekštelpu gaisa temperatūru atšķirība, ° C;
• R - noteikta veida konstrukcijas siltumizturība, m²* ° C / W.

Siltumizturības vērtību reāliem materiāliem ieteicams ņemt no papildu tabulām.

Turklāt termisko pretestību var iegūt, izmantojot šādu attiecību:

R = d / kkur

• R - siltumizturība, (m²* K) / W;
• k - materiāla siltumvadītspēja, W / (m²* K);
• d - šī materiāla biezums, m

Vecās mājās ar mitru jumta konstrukciju siltuma noplūde notiek caur ēkas augšējo daļu, proti, caur jumtu un bēniņiem. Notikumu organizēšana griestu siltināšana vai bēniņu jumta siltināšana atrisiniet šo problēmu.

Ja jūs izolējat mansarda telpu un jumtu, tad var ievērojami samazināt kopējo mājas siltuma zudumu

Mājā ir vēl vairāki siltuma zudumu veidi, pateicoties konstrukciju plaisām, ventilācijas sistēmai, tvaika nosūcējam, atverot logus un durvis. Bet ņemt vērā to daudzumu nav jēgas, jo tie veido ne vairāk kā 5% no kopējā galveno siltuma noplūžu skaita.

Katla jaudas noteikšana

Lai uzturētu temperatūras starpību starp vidi un temperatūru mājas iekšienē, ir nepieciešama neatkarīga apkures sistēma, kas uztur vēlamo temperatūru katrā privātmājas telpā.

Apkures sistēmas pamats ir atšķirīgs katlu veidi: šķidrs vai ciets kurināmais, elektrisks vai gāze.

Katls ir apkures sistēmas centrālā vienība, kas ģenerē siltumu. Katla galvenā īpašība ir tā jauda, ​​proti, konversijas koeficients ir siltuma daudzums laika vienībā.

Pēc siltuma slodzes aprēķināšanas apkurei iegūstam nepieciešamo nominālo katla jaudu.

Parastam daudzistabu dzīvoklim katla jaudu aprēķina pēc platības un īpatnējās jaudas:

Lpp_katls= (S_telpas* Lpp_konkrēts)/10kur

• S_telpas - apsildāmās telpas kopējā platība;
• Lpp_{priekšlaicīgs} - īpatnējā jauda attiecībā pret klimatiskajiem apstākļiem.

Bet šī formula neņem vērā siltuma zudumus, kas ir pietiekami privātmājā.

Pastāv vēl viena saistība, kas ņem vērā šo parametru:

Lpp_katls= (Q_zaudējumi* S) / 100kur

• Lpp_katls - katla jauda;
• Q_zaudējumi - siltuma zudumi;
• S - apsildāmā platība.

Katla nominālā jauda ir jāpalielina. Rezerve ir nepieciešama, ja ir paredzēts izmantot katlu ūdens sildīšanai vannas istabai un virtuvei.

Lielākajā daļā privātmāju apkures sistēmu ieteicams izmantot izplešanās tvertni, kurā tiks uzglabāta dzesēšanas šķidruma padeve. Katrā privātmājā ir nepieciešams karsts ūdens

Lai nodrošinātu katla jaudas rezervi pēdējā formulā, ir jāpievieno drošības koeficients K:

Lpp_katls= (Q_zaudējumi* S * K) / 100kur

Uz - tas būs vienāds ar 1,25, tas ir, katla projektētā jauda tiks palielināta par 25%.

Tādējādi katla jauda dod iespēju uzturēt standarta gaisa temperatūru ēkas telpās, kā arī mājā ir sākotnējais un papildu karstā ūdens daudzums.

Radiatoru izvēles iespējas

Standarta komponenti siltuma nodrošināšanai telpā ir radiatori, paneļi, grīdas apsildes sistēmas, konvektori utt. Visizplatītākās apkures sistēmas daļas ir radiatori.

Siltuma radiators ir īpaša modulāra tipa doba konstrukcija, kas izgatavota no sakausējuma ar augstu siltuma izkliedi. Tas ir izgatavots no tērauda, ​​alumīnija, čuguna, keramikas un citiem sakausējumiem. Apkures radiatora darbības princips tiek samazināts līdz enerģijas izdalīšanai no dzesēšanas šķidruma telpas telpā caur “ziedlapiņām”.

Alumīnija un bimetāla sildīšanas radiators aizstāja masīvas čuguna baterijas. Ražošanas vienkāršība, liela siltuma izkliedēšana, veiksmīga konstrukcija un dizains padarīja šo produktu par populāru un plaši izplatītu instrumentu siltuma izstarošanai telpā.

Ir vairāki paņēmieni apkures radiatoru aprēķins istabā. Šis metožu saraksts ir sakārtots secības palielināšanas kārtībā.

Aprēķina iespējas:

1. Pēc apgabala. N = (S * 100) / C, kur N ir sekciju skaits, S ir telpas platība (m²), C - siltuma pārnese no vienas radiatora sekcijas (W, ņemts no pases vai izstrādājuma sertifikāta), 100 W - siltuma plūsmas daudzums, kas nepieciešams 1 m sildīšanai² (empīriskā vērtība). Rodas jautājums: kā ņemt vērā telpas griestu augstumu?
2. Pēc apjoma. N = (S * H ​​* 41) / C, kur N, S, C ir līdzīgi. N - telpas augstums, 41 W - siltuma plūsmas daudzums, kas nepieciešams 1 m sildīšanai³ (empīriskā vērtība).
3. Pēc koeficientiem. N = (100 * S * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C, kur N, S, C un 100 ir līdzīgi. k1 - ņemot vērā kameru skaitu istabas loga dubultā stiklotā logā, k2 - sienu siltumizolācija, k3 - logu laukuma attiecība pret telpas laukumu, k4 - vidējā mīnus temperatūra aukstākajā ziemas nedēļā, k5 - istabas ārsienu skaits (kuras “iziet ārā”), k6 - istabas tips augšpusē, k7 - griestu augstums.

Šī ir visprecīzākā sadaļu skaita aprēķināšanas iespēja. Dabiski, ka daļējie aprēķinu rezultāti vienmēr tiek noapaļoti līdz nākamajam veselajam skaitlim.

Ūdensapgādes hidrauliskais aprēķins

Protams, apkures siltuma aprēķināšanas “attēls” nevar būt pilnīgs, ja nav aprēķināti tādi raksturlielumi kā dzesēšanas šķidruma tilpums un ātrums.Vairumā gadījumu dzesēšanas šķidrums ir parasts ūdens šķidrā vai gāzveida agregācijas stāvoklī.

Dzesēšanas šķidruma faktisko tilpumu ieteicams aprēķināt, summējot visus apkures sistēmas dobumus. Izmantojot vienas ķēdes katlu, tas ir labākais risinājums. Izmantojot apkures sistēmā dubultās ķēdes katlus, ir jāņem vērā karstā ūdens izmaksas higiēniskiem un citiem sadzīves mērķiem

Ar dubultās ķēdes katlu uzsildītā ūdens tilpuma aprēķins, lai nodrošinātu iedzīvotājus ar karstu ūdeni un dzesēšanas šķidruma sildīšanu, tiek veikts, summējot apkures loka iekšējo tilpumu un lietotāju faktiskās vajadzības karsētā ūdenī.

Karstā ūdens daudzumu apkures sistēmā aprēķina pēc formulas:

W = k * Pkur

• W - siltumnesēja tilpums;
• Lpp - apkures katla jauda;
• k - jaudas koeficients (litru skaits uz enerģijas vienību ir 13,5, diapazons ir 10-15 litri).

Rezultātā galīgā formula izskatās šādi:

W = 13,5 * P

Dzesēšanas šķidruma ātrums ir apkures sistēmas galīgais dinamiskais novērtējums, kas raksturo šķidruma cirkulācijas ātrumu sistēmā.

Šī vērtība palīdz novērtēt cauruļvada veidu un diametru:

V = (0,86 * P * μ) / ΔTkur

• Lpp - katla jauda;
• μ - katla efektivitāte;
• ∆T - temperatūras starpība starp piegādāto un atpakaļgaitas ūdeni.

Izmantojot iepriekšminētās metodes hidrauliskais aprēķins, būs iespējams iegūt reālus parametrus, kas ir nākotnes apkures sistēmas “pamats”.

Termiskās aprēķināšanas piemērs

Kā siltuma aprēķina piemērs ir parasta 1 stāvu māja ar četrām viesistabām, virtuvi, vannas istabu, “ziemas dārzu” un saimniecības telpām.

Pamats ir izgatavots no monolīta dzelzsbetona plātnes (20 cm), ārsienas ir betona (25 cm) ar apmetumu, jumts ir grīdas no koka sijām, jumts ir metāla flīzes un minerālvate (10 cm)

Apzīmējiet mājas sākotnējos parametrus, kas nepieciešami aprēķiniem.

Ēkas izmēri:

• grīdas augstums - 3 m;
• neliels logs ēkas priekšpusē un aizmugurē 1470 * 1420 mm;
• liels fasādes logs 2080 * 1420 mm;
• ieejas durvis 2000 * 900 mm;
• aizmugurējās durvis (izeja uz terasi) 2000 * 1400 (700 + 700) mm.

Ēkas kopējais platums 9,5 m², garums 16 m². Sildīs tikai dzīvojamās istabas (4 gab.), Vannas istaba un virtuve.

Lai precīzi aprēķinātu siltuma zudumus uz sienām no ārējo sienu laukuma, jums jāatskaita visu logu un durvju laukums - tas ir pilnīgi atšķirīgs materiāla veids ar tā termisko pretestību

Sākumā aprēķinām viendabīgu materiālu laukumus:

• grīdas platība - 152 m²;
• jumta platība - 180 m² , ņemot vērā bēniņu augstumu 1,3 m un nobrauciena platumu - 4 m;
• loga laukums - 3 * 1,47 * 1,42 + 2,08 * 1,42 = 9,22 m²;
• durvju laukums - 2 * 0,9 + 2 * 2 * 1,4 = 7,4 m².

Ārējo sienu laukums būs 51 * 3-9,22-7,4 = 136,38 m².

Mēs turpinām aprēķināt katra materiāla siltuma zudumus:

• Q_dzimums= S * ΔT * k / d = 152 * 20 * 0,2 / 1,7 = 357,65 W;
• Q_jumts= 180 * 40 * 0,1 / 0,05 = 14400 W;
• Q_logs= 9,22 * 40 * 0,36 / 0,5 = 265,54 W;
• Q_durvis= 7,4 * 40 * 0,15 / 0,75 = 59,2 W;

Kā arī Q_siena ekvivalents 136,38 * 40 * 0,25 / 0,3 = 4546. Visu siltuma zudumu summa būs 19628,4 vati.

Rezultātā mēs aprēķinām katla jaudu: P_katls= Q_zaudējumi* S_{apkures telpa}* 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 kW.

Mēs aprēķināsim radiatoru sekciju skaitu vienai no istabām. Visiem pārējiem aprēķini ir līdzīgi. Piemēram, stūra istaba (diagrammas kreisais, apakšējais stūris) ir 10,4 m2.

Tāpēc 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.

Šai telpai ir vajadzīgas 9 sildīšanas radiatora sekcijas ar siltuma pārnesi 180 vati.

Mēs vēršamies pie dzesēšanas šķidruma daudzuma aprēķināšanas sistēmā - W = 13,5 * P = 13,5 * 21 = 283,5 litri. Tātad, dzesēšanas šķidruma ātrums būs: V = (0,86 * P * μ) / ∆T = (0,86 * 21000 * 0,9) /20=812.7 l.

Tā rezultātā pilna dzesēšanas šķidruma tilpuma apgriezieni sistēmā būs vienādi ar 2,87 reizēm vienā stundā.

Rakstu izlase par siltuma aprēķinu palīdzēs noteikt precīzus apkures sistēmas elementu parametrus:

1. Privātmājas apkures sistēmas aprēķins: aprēķināšanas noteikumi un piemēri
2. Ēkas termotehniskais aprēķins: specifika un formulas aprēķinu veikšanai + praktiski piemēri

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Vienkāršs privātmājas apkures sistēmas aprēķins ir sniegts šajā pārskatā:

Zemāk parādīti visi smalkumi un vispārpieņemtās ēkas siltuma zudumu aprēķināšanas metodes:

Vēl viena siltuma noplūdes aprēķināšanas iespēja tipiskā privātmājā:

Šis video stāsta par enerģijas sildītāja aprites iespējām mājas sildīšanai:

Apkures sistēmas siltuma aprēķins ir individuāls, tas jāveic pareizi un precīzi. Jo precīzāki aprēķini tiks veikti, jo mazāk ekspluatācijas laikā būs jāpārmaksā lauku mājas īpašniekiem.

Vai jums ir pieredze apkures sistēmas siltuma aprēķināšanā? Vai jums ir jautājumi par tēmu? Lūdzu, dalieties ar savu viedokli un komentārus. Atgriezeniskās saites bloks atrodas zemāk.