Folosirea apei ca lichid de răcire într-un sistem de încălzire este una dintre cele mai populare opțiuni pentru a-ți asigura căldura în sezonul rece. Trebuie doar să proiectați corect și apoi să completați instalarea sistemului. În caz contrar, încălzirea va fi ineficientă la costurile mari ale combustibilului, ceea ce, vedeți, este extrem de neinteresant la prețurile de energie din ziua de azi.
Este imposibil să calculați în mod independent încălzirea cu apă (în continuare - CBO) fără utilizarea programelor specializate, deoarece calculele folosesc expresii complexe, ale căror valori nu pot fi determinate folosind un calculator convențional. În acest articol, vom analiza în detaliu algoritmul pentru efectuarea calculelor, vom da formulele aplicabile, luând în considerare cursul calculelor folosind un exemplu specific.
Materialul suplimentat va fi completat cu tabele cu valori și indicatori de referință care sunt necesare în timpul calculelor, fotografii tematice și un videoclip în care este demonstrat un exemplu clar de calcul prin utilizarea programului.
Calculul echilibrului termic al carcasei
Pentru introducerea unei instalații de încălzire, unde apa acționează ca o substanță circulantă, trebuie făcute mai întâi calcule hidraulice precise.
La proiectarea, implementarea oricărui sistem de încălzire, este necesar să cunoaștem echilibrul termic (în continuare - tuberculoză). Cunoscând puterea termică pentru a menține temperatura în cameră, puteți alege echipamentul potrivit și distribui corect sarcina acestuia.
În timpul iernii, camera suferă anumite pierderi de căldură (în continuare - TP). Cea mai mare parte a energiei trece prin elementele de închidere și prin orificiile de ventilație. Cheltuielile nesemnificative sunt pentru infiltrare, încălzirea obiectelor etc.
Galerie de imagini
Fotografie din
Calculul încălzirii cu apă
Contabilitate pentru încălzirea cu aer de intrare
Ventilație mixtă cu aer proaspăt
Contabilizarea pierderilor la prepararea apei calde
Calculul eficienței combustibilului prelucrat în cazan
Una dintre opțiunile pentru circuitul de încălzire
Sistem deschis de rezervor de expansiune
TP depinde de straturile din care constă structurile de închidere (în continuare - OK). Materialele de construcție moderne, în special izolația, au un coeficient scăzut de conductivitate termică (denumit în continuare CT), astfel încât mai puțină căldură este expulzată prin ele. Pentru casele din aceeași zonă, dar cu o structură OK diferită, costurile de căldură vor diferi.
Pe lângă determinarea TP, este important să se calculeze tuberculoza unei locuințe. Indicatorul ia în considerare nu numai cantitatea de energie care iese din cameră, ci și cantitatea de putere necesară pentru menținerea anumitor măsuri de grad în casă.
Cele mai precise rezultate sunt oferite de programe specializate concepute pentru construitori. Datorită lor, este posibil să se țină seama de mai mulți factori care afectează TP.
Cea mai mare cantitate de căldură lasă camera prin pereți, podea, acoperiș, cel mai puțin - prin uși, deschideri de ferestre
Cu o precizie ridicată, puteți calcula TP-ul casei folosind formule.
Consumul total de căldură al casei este calculat prin ecuația:
Q = QO.K + Qv,
Unde QO.K - cantitatea de căldură care iese din cameră prin OK; Qv - costuri de ventilație termică.
Pierderile prin ventilație sunt luate în considerare dacă aerul care intră în cameră are o temperatură mai scăzută.
De obicei, calculele iau în calcul OK, intrând într-o parte a străzii. Acestea sunt pereți exteriori, podea, acoperiș, uși și ferestre.
General TP QO.K egală cu suma TP a fiecărui OK, adică:
QO.K = ∑QSf + ∑QOK n + ∑QDV + ∑QPTL + ∑Qpl,
Unde:
- QSf - valoarea pereților din TP;
- QOK n - Ferestre TP;
- QDV - Uși TP;
- QPTL - Plafonul TP;
- Qpl - Etajul TP.
Dacă podeaua sau tavanul au o structură inegală pe întreaga zonă, atunci TP este calculat pentru fiecare amplasament separat.
Calcularea pierderilor de căldură prin OK
Pentru calcule, sunt necesare următoarele informații:
- structura peretelui, materialele utilizate, grosimea lor, CT;
- temperatura exterioară pe o iarnă extrem de rece de cinci zile în oraș;
- Zona OK;
- orientare OK;
- Temperatura recomandată acasă pe timp de iarnă.
Pentru a calcula TP, trebuie să găsiți rezistența termică totală RO.K. Pentru aceasta, aflați rezistența termică R1, R2, R3, ..., Rn fiecare strat este OK.
Coeficient Rn calculat după formula:
Rn = B / k,
În formula: B - grosimea stratului OK în mm, k - CT al fiecărui strat.
R total poate fi determinat prin expresia:
R = ∑Rn
Producătorii de uși și ferestre indică de obicei coeficientul R din pașaport pentru produs, astfel încât nu este necesar să-l calculați separat.
Rezistența termică a ferestrelor nu poate fi calculată, deoarece fișa tehnică conține deja informațiile necesare, ceea ce simplifică calculul TP
Formula generală pentru calcularea TP prin OK este următoarea:
QO.K = ∑S × (tVNT - tnar) × R × l,
În expresia:
- S - zona OK, m2;
- TVNT - temperatura dorită a camerei;
- Tnar - temperatura aerului exterior;
- R - coeficientul de rezistență, calculat separat sau preluat din pașaportul produsului;
- L - un coeficient de rafinare, ținând cont de orientarea pereților în raport cu punctele cardinale.
Calcularea tuberculozei vă permite să alegeți echipamentul cu capacitatea necesară, ceea ce elimină probabilitatea unui deficit de căldură sau a excesului său. Deficitul de energie termică este compensat prin creșterea fluxului de aer prin ventilație, excesul - prin instalarea echipamentelor de încălzire suplimentare.
Costuri de ventilație termică
Formula generală pentru calcularea TP de ventilație este următoarea:
Qv = 0,28 × Ln × pVNT × c × (tVNT - tnar),
Variabilele au următoarele semnificații în expresie:
- Ln - costuri de intrare a aerului;
- pVNT - densitatea aerului la o anumită temperatură în cameră;
- c - capacitatea termică a aerului;
- TVNT - temperatura în casă;
- Tnar - temperatura aerului exterior.
Dacă ventilația este instalată în clădire, atunci parametrul Ln preluate din caracteristicile tehnice ale dispozitivului. Dacă nu există ventilație, atunci se ia un indicator standard al schimbului de aer specific egal cu 3 m3 în oră.
Pe baza acestui lucru, Ln calculat după formula:
Ln = 3 × Spl,
În expresie Spl - suprafata.
2% din totalul pierderilor de căldură sunt reprezentate de infiltrare, 18% - de ventilație. Dacă încăperea este echipată cu un sistem de ventilație, atunci TP-urile prin ventilație sunt luate în considerare în calcule și nu se ia în considerare infiltrarea
În continuare, calculați densitatea aerului pVNT la o temperatură dată tVNT.
Puteți face acest lucru după formula:
pVNT = 353 / (273 + tVNT),
Capacitate termică specifică c = 1.0005.
Dacă ventilația sau infiltrarea este neorganizată, există fisuri sau găuri în pereți, atunci calculul TP prin găuri ar trebui să fie încredințat programelor speciale.
În celălalt articol al nostru, am oferit un exemplu detaliat al calculului de inginerie termică a unei clădiri cu exemple și formule specifice.
Exemplu de calcul al balanței de căldură
Luați în considerare o casă înălțime de 2,5 m, lățime de 6 m și 8 m lungime, situată în orașul Okha din regiunea Sakhalin, unde termometrul termometrului scade la -29 grade într-o perioadă extrem de rece de 5 zile.
În urma măsurătorilor, temperatura solului a fost setată la +5. Temperatura recomandată în interiorul structurii este de +21 grade.
Cel mai convenabil este reprezentarea unei diagrame a casei pe hârtie, indicând nu numai lungimea, lățimea și înălțimea clădirii, ci și orientarea cu privire la punctele cardinale, precum și locația, dimensiunile ferestrelor și ușilor.
Pereții casei în cauză constau din:
- cărămidă cu grosimea de B = 0,51 m, CT k = 0,64;
- vată minerală B = 0,05 m, k = 0,05;
- Fațetele B = 0,09 m, k = 0,26.
Pentru a determina k, este mai bine să folosiți tabelele prezentate pe site-ul web al producătorului sau să găsiți informații în pașaportul tehnic al produsului.
Cunoscând conductivitatea termică, este posibil să alegeți cele mai eficiente materiale din punct de vedere al izolației termice. Pe baza tabelului de mai sus, este mai indicat să folosiți plăci din vată minerală și polistiren expandat în construcții
Parchetul este format din următoarele straturi:
- Plăci OSB B = 0,1 m, k = 0,13;
- vată minerală B = 0,05 m, k = 0,047;
- sapa de ciment B = 0,05 m, k = 0,58;
- spumă de polistiren B = 0,06 m, k = 0,043.
În casă nu există subsol, iar podeaua are aceeași structură pe întreaga zonă.
Plafonul este format din straturi:
- foi de gips-carton B = 0,025 m, k = 0,21;
- izolație B = 0,05 m, k = 0,14;
- placă de acoperiș B = 0,05 m, k = 0,043.
Nu există ieșiri la mansardă.
Casa are doar 6 ferestre cu cameră dublă cu sticlă I și argon. Din pașaportul tehnic pentru produse se știe că R = 0,7. Ferestrele au dimensiuni 1.1x1.4 m.
Ușile au dimensiuni de 1x2,2 m, indicator R = 0,36.
Pasul 1 - calculul pierderilor de căldură la perete
Pereții pe întreaga zonă constau din trei straturi. În primul rând, calculăm rezistența lor termică totală.
De ce să folosești formula:
R = ∑Rn,
și expresie:
Rn = B / k
Având în vedere informațiile inițiale, obținem:
RSf = 0.51/0.64 + 0.05/0.05 + 0.09/0.26 = 0.79 +1 + 0.35 = 2.14
După ce am învățat R, putem începe să calculăm TP-ul pereților nordici, sudici, estici și vestici.
Factorii suplimentari țin cont de particularitățile locației pereților în raport cu punctele cardinale. De obicei, un „trandafir de vânt” se formează în partea de nord pe vreme rece, ca urmare a cărora TP-urile din această parte vor fi mai mari decât la altele
Calculăm aria peretelui nordic:
Ssev.sten = 8 × 2.5 = 20
Apoi, substituirea în formulă QO.K = ∑S × (tVNT - tnar) × R × l și având în vedere că l = 1.1, obținem:
Qsev.sten = 20 × (21 + 29) × 1.1 × 2.14 = 2354
Zidul Zidului de Sud Syuch.st = Ssev.st = 20.
Nu există ferestre sau uși încorporate în perete, prin urmare, având în vedere coeficientul l = 1, obținem următorul TP:
Qyuch.st = 20 × (21 +29) × 1 × 2.14 = 2140
Pentru zidurile vestice și estice, coeficientul l = 1,05. Prin urmare, puteți găsi suprafața totală a acestor ziduri, adică:
Szap.st + Svost.st = 2 × 2.5 × 6 = 30
În pereți sunt încorporate 6 ferestre și o ușă. Calculați suprafața totală a ferestrelor și ușilor S:
SOK n = 1.1 × 1.4 × 6 = 9.24
SDV = 1 × 2.2 = 2.2
Definiți pereții S, cu excepția S ferestrelor și ușilor:
Svost + zap = 30 – 9.24 – 2.2 = 18.56
Calculăm TP total al pereților estici și vestici:
Qvost + zap =18.56 × (21 +29) × 2.14 × 1.05 = 2085
După primirea rezultatelor, calculăm cantitatea de căldură care se lasă prin pereți:
Qst = Qsev.st + Qyuch.st + Qvost + zap = 2140 + 2085 + 2354 = 6579
TP total total al pereților este de 6 kW.
Pasul 2 - calcularea ferestrelor și ușilor TP
Ferestrele sunt situate pe pereții estici și vestici, prin urmare, atunci când se calculează coeficientul l = 1,05. Se știe că structura tuturor structurilor este aceeași și R = 0,7.
Folosind valorile zonei de mai sus, obținem:
QOK n = 9.24 × (21 +29) × 1.05 × 0.7 = 340
Știind că pentru ușile R = 0.36 și S = 2.2, definim TP-ul lor:
QDV = 2.2 × (21 +29) × 1.05 × 0.36 = 42
Drept urmare, 340 W de căldură iese prin ferestre, iar 42 W prin uși.
Pasul 3 - determinarea TP a podelei și a tavanului
Evident, suprafața tavanului și a podelei va fi aceeași și se calculează astfel:
Spol = SPTL = 6 × 8 = 48
Calculăm rezistența termică totală a podelei, ținând cont de structura acesteia.
Rpol = 0.1/0.13 + 0.05/0.047 + 0.05/0.58 + 0.06/0.043 = 0.77 + 1.06 + 0.17 + 1.40 = 3.4
Știind că temperatura solului tnar= + 5 și ținând cont de coeficientul l = 1, calculăm etajul Q:
Qpol = 48 × (21 – 5) × 1 × 3.4 = 2611
Rotunjind, obținem că pierderea de căldură a podelei este de aproximativ 3 kW.
În calculele TP, este necesar să se țină seama de straturile care afectează izolarea termică, de exemplu, beton, plăci, cărămidă, încălzitoare etc.
Determinați rezistența termică a tavanului RPTL și Q:
- RPTL = 0.025/0.21 + 0.05/0.14 + 0.05/0.043 = 0.12 + 0.71 + 0.35 = 1.18
- QPTL = 48 × (21 +29) × 1 × 1.18 = 2832
Rezultă că aproape 6 kW trec prin tavan și podea.
Pasul 4 - calculați TP de ventilație
Ventilarea interioară este organizată, calculată după formula:
Qv = 0,28 × Ln × pVNT × c × (tVNT - tnar)
Pe baza caracteristicilor tehnice, transferul de căldură specific este de 3 metri cubi pe oră, adică:
Ln = 3 × 48 = 144.
Pentru a calcula densitatea, utilizăm formula:
pVNT = 353 / (273 + tVNT).
Temperatura camerei calculată este de +21 de grade.
Ventilația TP nu se calculează dacă sistemul este echipat cu un dispozitiv de încălzire a aerului
Înlocuind valorile cunoscute, obținem:
pVNT = 353/(273+21) = 1.2
Înlocuim cifrele obținute în formula de mai sus:
Qv = 0.28 × 144 × 1.2 × 1.005 × (21 – 29) = 2431
Având în vedere TP de ventilație, Q-ul total al clădirii va fi:
Q = 7000 + 6000 + 3000 = 16000.
Convertind în kW, obținem o pierdere totală de căldură de 16 kW.
Galerie de imagini
Fotografie din
Calculul valorii calorice a combustibilului
Determinarea cantității de căldură în timpul arderii cărbunelui
Posibilitatea de a arde lemne de foc
Cea mai bună opțiune este utilizarea combustibilului albastru
Caracteristici ale calculului CBO
După găsirea indicatorului TP, se trece la calculul hidraulic (în continuare - GR).
Pe baza acesteia, informațiile sunt obținute pe următorii indicatori:
- diametrul optim al conductelor, care, atunci când presiunea va scădea, va putea trece o cantitate dată de lichid de răcire;
- curgerea lichidului de răcire într-o anumită zonă;
- viteza apei;
- valoare de rezistivitate.
Înainte de a începe calculele, pentru a simplifica calculele, ele prezintă o diagramă spațială a sistemului pe care toate elementele sale sunt aranjate paralel între ele.
Diagrama prezintă un sistem de încălzire cu cablaj superior, mișcarea lichidului de răcire este un punct mort
Luați în considerare etapele principale ale calculelor de încălzire a apei.
GR al inelului principal de circulație
Metodologia de calcul a GR se bazează pe presupunerea că în toate creșterile și ramurile scăderea temperaturii este aceeași.
Algoritmul de calcul este următorul:
- În diagrama prezentată, ținând cont de pierderile de căldură, se aplică sarcini de căldură la dispozitivele de încălzire, ascensoare.
- Pe baza schemei, alegeți inelul principal de circulație (în continuare - HCC). Particularitatea acestui inel este că presiunea de circulație pe unitatea de lungime a inelului are cea mai mică valoare.
- HCC este împărțit în secțiuni cu consum constant de căldură. Pentru fiecare secțiune, indicați numărul, sarcina termică, diametrul și lungimea.
În sistemul de tip vertical cu un singur tub, inelul prin care trece cel mai încărcat înălțător cu mișcare de capăt sau cu concurență de apă de-a lungul rețelei este luat ca fcc. Am discutat mai detaliat despre legarea inelelor de circulație într-un sistem cu un singur tub și alegerea principalului în articolul următor. Am acordat o atenție deosebită ordinii calculelor, folosind un exemplu specific pentru claritate.
În sistemele verticale cu două conducte, ccc-ul trece prin dispozitivul de încălzire inferior, care are o sarcină maximă în timpul apelor sau al mișcării apei asociate
Într-un sistem orizontal cu un singur tub, CCF trebuie să aibă cea mai mică presiune de circulație și o unitate de lungime a inelului. Pentru sistemele cu circulație naturală, situația este similară.
În cazul ridicătorilor GR dintr-un sistem vertical de un singur tub, coloanele de reglare a debitului, cu reglare a fluxului, având noduri unificate în compoziția lor, sunt considerate un contur unic. Pentru colțarii cu secțiuni de închidere, se face separarea, ținând cont de distribuția apei în conducta fiecărui nod instrument.
Consumul de apă la un anumit site este calculat după formula:
GKONT = (3,6 × QKONT × β1 × β2) / ((tr - t0) × c)
În expresie, caracterele alfabetice au următoarele semnificații:
- QKONT - sarcina termică a circuitului;
- β1, β2 - coeficienți tabulari suplimentari, ținând cont de transferul de căldură din cameră;
- c - capacitatea termică a apei este de 4,187;
- Tr - temperatura apei în linia de alimentare;
- T0 - temperatura apei în linia de retur.
După ce am stabilit diametrul și cantitatea de apă, este necesar să cunoaștem viteza de mișcare a acesteia și valoarea rezistivității R. Toate calculele sunt efectuate cel mai convenabil folosind programe speciale.
GH al inelului de circulație secundară
După GR al inelului principal, se determină presiunea în inelul mic de circulație format prin ridicatoarele cele mai apropiate, ținând cont că pierderile de presiune pot diferi cu cel mult 15% cu un impas și nu mai mult de 5% cu unul care trece.
Dacă nu este posibil să se coreleze pierderea de presiune, instalați o șaibă de accelerație, al cărei diametru este calculat folosind metode software.
Calcularea bateriilor pentru radiatoare
Să revenim la planul casei situate mai sus. Prin calcule, s-a constatat că pentru a menține echilibrul de căldură ar fi nevoie de 16 kW de energie. În această casă există 6 spații pentru diverse scopuri - living, baie, bucătărie, dormitor, coridor, hol de intrare.
Pe baza dimensiunilor structurii, puteți calcula volumul V:
V = 6 × 8 × 2,5 = 120 m3
În continuare, trebuie să găsiți cantitatea de energie termică pe m3. Pentru aceasta, Q trebuie împărțit la volumul găsit, adică:
P = 16000/120 = 133 W pe m3
În continuare, trebuie să determinați câtă energie termică este necesară pentru o cameră. În diagrama, zona fiecărei camere a fost deja calculată.
Definiți volumul:
- O baie – 4.19×2.5=10.47;
- sufragerie – 13.83×2.5=34.58;
- bucătărie – 9.43×2.5=23.58;
- dormitor – 10.33×2.5=25.83;
- coridorul – 4.10×2.5=10.25;
- coridor – 5.8×2.5=14.5.
În calcule, trebuie să luați în considerare și camerele în care nu există baterii de încălzire, de exemplu, un coridor.
Coridorul este încălzit în mod pasiv, căldura va intra în el datorită circulației aerului termic atunci când oamenii se deplasează, prin uși etc.
Determinați cantitatea necesară de căldură pentru fiecare cameră, înmulțind volumul camerei cu un indicator R.
Obținem puterea necesară:
- pentru baie - 10,47 × 133 = 1392 W;
- pentru camera de zi - 34,58 × 133 = 4599 W;
- pentru bucătărie - 23,58 × 133 = 3136 W;
- pentru dormitor - 25,83 × 133 = 3435 W;
- pentru coridor - 10,25 × 133 = 1363 W;
- pentru hol - 14,5 × 133 = 1889 W
Procedăm la calcularea bateriilor pentru calorifer. Vom folosi radiatoare de aluminiu, a căror înălțime este de 60 cm, puterea la o temperatură de 70 este de 150 wați.
Calculăm numărul necesar de baterii pentru calorifer:
- O baie – 1392/150=10;
- sufragerie – 4599/150=31;
- bucătărie – 3136/150=21;
- dormitor – 3435/150=23;
- coridor – 1889/150=13.
Total necesar: 10 + 31 + 21 + 23 + 13 = 98 baterii pentru calorifer.
Site-ul nostru are și alte articole în care am examinat în detaliu procedura de efectuare a calculului termic al sistemului de încălzire, calculul pas cu pas al puterii caloriferelor și a conductelor de încălzire. Și dacă sistemul dvs. presupune prezența podelelor calde, atunci va trebui să efectuați calcule suplimentare.
Toate aceste probleme sunt tratate mai detaliat în următoarele articole:
- Calculul termic al unui sistem de încălzire: cum să calculăm corect sarcina pe un sistem
- Calcularea caloriferelor: modul de calculare a numărului și puterii necesare a bateriilor
- Calculul volumului conductei: principii de calcul și reguli de calcul în litri și metri cubi
- Cum se calculează un podea caldă, folosind exemplul unui sistem de apă
- Calculul țevilor pentru încălzirea în pardoseală: tipuri de conducte, metode și treapta de instalare + calculul debitului
În videoclip puteți vedea un exemplu de calcul al încălzirii apei, care se realizează cu ajutorul programului Valtec:
Calculele hidraulice sunt efectuate cel mai bine folosind programe speciale care garantează o precizie ridicată a calculelor, luând în considerare toate nuanțele proiectării.
Sunteți specializat în calcularea sistemelor de încălzire care utilizează apa ca lichid de răcire și doriți să completați articolul nostru cu formule utile, să împărtășiți secrete profesionale?
Sau poate doriți să vă concentrați pe calcule suplimentare sau să evidențiați inexactități în calculele noastre? Vă rugăm să scrieți comentariile și recomandările dvs. în blocul de sub articol.