Vízmelegítés számítása: képletek, szabályok, megvalósítási példák

A víz hűtőfolyadékként való felhasználása a fűtési rendszerben az egyik legnépszerűbb lehetőség otthona fűtésére a hideg évszakban.Csak megfelelően kell megtervezni, majd telepíteni a rendszert. Ellenkező esetben magas üzemanyagköltség mellett hatástalan lesz a fűtés, ami ugye a mai energiaárak mellett rendkívül érdektelen.

A vízmelegítést (a továbbiakban: WHE) nem lehet önállóan kiszámítani speciális programok használata nélkül, mivel a számítások összetett kifejezéseket használnak, amelyek értékei nem határozhatók meg hagyományos számológéppel. Ebben a cikkben részletesen elemezzük a számítások végrehajtásának algoritmusát, bemutatjuk a használt képleteket, és egy konkrét példa segítségével megvizsgáljuk a számítások előrehaladását.

A bemutatott anyagot táblázatokkal egészítjük ki a számítások elvégzéséhez szükséges értékekkel és referenciamutatókkal, tematikus fotókkal és egy videóval, amely a program használatával végzett számítások egyértelmű példáját mutatja be.

Lakásszerkezet hőmérlegének számítása

Olyan fűtési rendszer megvalósításához, ahol a víz a keringő közeg, először pontosítani kell hidraulikai számítások.

Bármely fűtési típusú rendszer kialakításánál és kivitelezésénél szükséges a hőmérleg (továbbiakban TB) ismerete.A helyiség hőmérsékletének fenntartásához szükséges hőteljesítmény ismeretében kiválaszthatja a megfelelő berendezést és megfelelően oszthatja el a terhelést.

Télen a helyiség bizonyos hőveszteségeket szenved (a továbbiakban HL). Az energia nagy része a burkolóelemeken és a szellőzőnyílásokon keresztül távozik. Kisebb költségek merülnek fel a beszivárgás, az objektumok fűtése stb.

A TP a befoglaló szerkezeteket alkotó rétegektől függ (a továbbiakban: OK). A modern építőanyagok, különösen a szigetelőanyagok alacsonyak hővezetési együttható (továbbiakban CT), amelyek miatt kevesebb hőveszteség megy keresztül rajtuk. Az azonos területű, de eltérő OK szerkezetű házaknál a fűtési költségek eltérőek lesznek.

A TP meghatározása mellett fontos az otthon TB-jének kiszámítása is. A mutató nemcsak a helyiséget elhagyó energia mennyiségét veszi figyelembe, hanem azt is, hogy mekkora energia szükséges bizonyos hőmérsékleti szintek fenntartásához a házban.

A legpontosabb eredményeket az építők számára kifejlesztett speciális programok biztosítják. Nekik köszönhetően több TP-t befolyásoló tényezőt is figyelembe lehet venni.

A legtöbb hő a falakon, padlón, tetőn, a legkevesebb az ajtókon, ablaknyílásokon keresztül távozik a helyiségből

Nagy pontossággal képletek segítségével kiszámíthatja egy otthon TP-jét.

A ház teljes fűtési költségét a következő képlet alapján számítjuk ki:

Q = Q_rendben +Q_v,

Ahol K_rendben - az OK-n keresztül a helyiséget elhagyó hőmennyiség; K_v — hőszellőztetési költségek.

A szellőzési veszteségeket akkor vesszük figyelembe, ha a helyiségbe belépő levegő hőmérséklete alacsonyabb.

A számítások általában figyelembe veszik, hogy az egyik oldal az utca felé néz. Ezek a külső falak, padló, tető, ajtók és ablakok.

TP Q tábornok_rendben egyenlő minden OK TP összegével, azaz:

K_rendben = ∑Q_utca +∑Q_okn +∑Q_dv +∑Q_ptl +∑Q_pl,

Ahol:

• K_utca — a falak TP értéke;
• K_okn — TP ablakok;
• K_dv — TP ajtók;
  
• K_ptl — mennyezeti TP;
  
• K_pl — TP emelet.

Ha a padló vagy a mennyezet szerkezete a teljes területen eltérő, akkor a TP-t minden szakaszra külön számítják ki.

Hőveszteség számítása OK segítségével

A számításokhoz a következő adatokra lesz szüksége:

• falak szerkezete, felhasznált anyagok, vastagságuk, CT;
• külső hőmérséklet egy rendkívül hideg ötnapos télen a városban;
• terület OK;
• tájolás rendben;
• ajánlott hőmérséklet a lakásban télen.

A TC kiszámításához meg kell találnia az R teljes hőellenállást_rendben. Ehhez meg kell találnia az R hőellenállást₁, R₂, R₃, …, R_n minden réteg rendben van.

R-faktor_n képlettel számolva:

Rn = B/k,

A képletben: B — a rétegvastagság rendben van mm-ben, k — Minden réteg CT-vizsgálata.

A teljes R a következő kifejezéssel határozható meg:

R = ∑R_n

A nyílászárók gyártói általában a termék adatlapján feltüntetik az R együtthatót, így nem kell külön számolni.

Az ablakok hőellenállása nem számítható ki, mivel a műszaki adatlap már tartalmazza a szükséges információkat, ami leegyszerűsíti a hőellenállás számítását

A TP kiszámításának általános képlete az OK-n keresztül a következő:

K_rendben = ∑S × (t_vnt -t_nar) × R × l,

A kifejezésben:

• S — terület rendben, m²;
• t_vnt - kívánt szobahőmérséklet;
• t_nar — külső levegő hőmérséklete;
• R — ellenállási együttható, külön számítva vagy a termék adatlapjáról;
• l — egy tisztázó együttható, amely figyelembe veszi a falak irányát a sarkpontokhoz képest.

A TB kiszámítása lehetővé teszi a szükséges teljesítményű berendezések kiválasztását, amelyek kiküszöbölik a hőhiány vagy túlzottság lehetőségét. A hőenergia hiányát a szellőztetésen keresztüli légáramlás növelésével, a többletet - további fűtőberendezések felszerelésével kompenzálják.

A szellőztetés hőköltségei

A TP szellőztetés kiszámításának általános képlete a következő:

K_v = 0,28 × L_n × p_vnt × c × (t_vnt -t_nar),

Egy kifejezésben a változók jelentése a következő:

• L_n — beáramló levegő fogyasztása;
• p_vnt — a levegő sűrűsége egy bizonyos hőmérsékleten a helyiségben;
• c — a levegő hőkapacitása;
• t_vnt - hőmérséklet a házban;
• t_nar - külső levegő hőmérséklete.

Ha az épületben szellőztetés van beépítve, akkor az L paramétert_n a készülék műszaki adataiból vettük át. Ha nincs szellőzés, akkor szabványos 3 m-es fajlagos levegőcsere-arányt kell venni.³ Egy órakor.

Ennek alapján L_n képlettel számolva:

L_n = 3 × S_pl,

Kifejezésben S_pl - padlófelület.

Az összes hőveszteség 2%-a a beszivárgás, 18%-a a szellőzés következménye. Ha a helyiség szellőzőrendszerrel van felszerelve, akkor a számítások figyelembe veszik a szellőzésen keresztüli TP-t, de nem veszik figyelembe a beszivárgást

Ezután ki kell számítania a levegő sűrűségét p_vnt adott szobahőmérsékleten t_vnt.

Ezt a következő képlet segítségével lehet megtenni:

p_vnt = 353/(273+t_vnt),

Fajlagos hőkapacitás c = 1,0005.

Ha a szellőzés vagy beszivárgás nem szervezett, vagy repedések vagy lyukak vannak a falakon, akkor a lyukakon keresztüli TP kiszámítását speciális programokra kell bízni.

Másik cikkünkben részleteztük példa hőtechnikai számításra épületek konkrét példákkal és képletekkel.

Példa a hőmérleg kiszámítására

Vegyünk egy 2,5 m magas, 6 m széles és 8 m hosszú házat, amely a Szahalin régióban található Okha városában található, ahol egy rendkívül hideg 5 napos napon a hőmérő -29 fokra süllyed.

A mérés eredményeként a talajhőmérsékletet +5-re határoztuk meg. Az ajánlott hőmérséklet a szerkezet belsejében +21 fok.

A házdiagram rajzolásának legkényelmesebb módja a papír, amely nemcsak az épület hosszát, szélességét és magasságát jelzi, hanem a sarkalatos pontokhoz viszonyított tájolást, valamint az ablakok és ajtók elhelyezkedését és méreteit is.

A kérdéses ház falai a következőkből állnak:

• téglafalvastagság B=0,51 m, CT k=0,64;
• ásványgyapot B=0,05 m, k=0,05;
• szemben B=0,09 m, k=0,26.

A k meghatározásakor jobb, ha a gyártó honlapján található táblázatokat használja, vagy információkat talál a termék adatlapján.

A hővezető képesség ismeretében kiválasztható a hőszigetelés szempontjából leghatékonyabb anyagok. A fenti táblázat alapján az építőiparban leginkább ásványgyapot lapokat és expandált polisztirol alkalmazása javasolt

A padló a következő rétegekből áll:

• OSB lapok B=0,1 m, k=0,13;
• ásványgyapot B=0,05 m, k=0,047;
• cementesztrichek B=0,05 m, k=0,58;
• expandált polisztirol B=0,06 m, k=0,043.

A házban nincs pince, a padlózat az egész területen azonos szerkezetű.

A mennyezet rétegekből áll:

• gipszkarton lapok B=0,025 m, k= 0,21;
• szigetelés B=0,05 m, k=0,14;
• tetőfedés B=0,05 m, k=0,043.

A háznak mindössze 6 kétkamrás ablaka van I-üveggel és argonnal. A termék műszaki adatlapjáról ismert, hogy R=0,7. Az ablakok mérete 1,1x1,4 m.

Az ajtók mérete 1x2,2 m, R = 0,36.

1. lépés - a fal hőveszteségének kiszámítása

A falak az egész területen három rétegből állnak. Először is számítsuk ki a teljes hőellenállásukat.

Miért használja a képletet:

R = ∑R_n,

és a kifejezés:

R_n = B/k

A kezdeti információkat figyelembe véve a következőket kapjuk:

R_utca = 0.51/0.64 + 0.05/0.05 + 0.09/0.26 = 0.79 +1 + 0.35 = 2.14

Miután megtalálta az R-t, elkezdheti kiszámítani az északi, déli, keleti és nyugati falak TP-jét.

A további együtthatók figyelembe veszik a falak elhelyezkedésének sajátosságait a kardinális irányokhoz képest. Általában az északi részen hideg időben "szélrózsa" képződik, aminek következtében a TP ezen az oldalon magasabb lesz, mint a többieken

Számítsuk ki az északi fal területét:

S_sev.sten = 8 × 2.5 = 20

Ezután behelyettesítve a képletbe K_rendben = ∑S × (t_vnt -t_nar) × R × l és figyelembe véve, hogy l=1,1, kapjuk:

K_sev.sten = 20 × (21 + 29) × 1.1 × 2.14 = 2354

A déli fal területe S_yuch.st = S_sev.st = 20.

A falban nincsenek beépített ablakok, ajtók, ezért az l=1 együtthatót figyelembe véve a következő TP-t kapjuk:

K_yuch.st = 20 × (21 +29) × 1 × 2.14 = 2140

A nyugati és keleti falak esetében az együttható l=1,05. Ezért megtalálhatja ezeknek a falaknak a teljes területét, azaz:

S_zap.st +S_vost.st = 2 × 2.5 × 6 = 30

A falakba 6 ablak és egy ajtó van beépítve. Számítsuk ki az ablakok és S ajtók teljes területét:

S_okn = 1.1 × 1.4 × 6 = 9.24

S_dv = 1 × 2.2 = 2.2

Határozzuk meg az S falakat az S ablakok és ajtók figyelembevétele nélkül:

S_vost+zap = 30 — 9.24 — 2.2 = 18.56

Számítsuk ki a keleti és nyugati falak teljes TP-jét:

K_vost+zap =18.56 × (21 +29) × 2.14 × 1.05 = 2085

Az eredmények megszerzése után számítsuk ki a falakon keresztül kiáramló hő mennyiségét:

Qst = Q_sev.st + Q_yuch.st + Q_vost+zap = 2140 + 2085 + 2354 = 6579

Összességében a falak teljes TP-je 6 kW.

2. lépés - az ablakok és ajtók TP-jének kiszámítása

Az ablakok a keleti és a nyugati falakon helyezkednek el, így számításkor az együttható l=1,05. Ismeretes, hogy minden szerkezet szerkezete azonos és R = 0,7.

A fent megadott területértékek felhasználásával a következőket kapjuk:

K_okn = 9.24 × (21 +29) × 1.05 × 0.7 = 340

Tudva, hogy R=0,36 és S=2,2 ajtók esetén meghatározzuk a TP-t:

K_dv = 2.2 × (21 +29) × 1.05 × 0.36 = 42

Ennek eredményeként 340 W hő áramlik ki az ablakokon, és 42 W az ajtókon.

3. lépés - a padló és a mennyezet TP-jének meghatározása

Nyilvánvaló, hogy a mennyezet és a padló területe azonos lesz, és a következőképpen számítják ki:

S_pol = S_ptl = 6 × 8 = 48

Számítsuk ki a padló teljes hőellenállását, figyelembe véve a szerkezetét.

R_pol = 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

Tudva, hogy a talajhőmérséklet t_nar=+5 és az l=1 együtthatót figyelembe véve kiszámítjuk a padló Q értékét:

K_pol = 48 × (21 — 5) × 1 × 3.4 = 2611

Felfelé kerekítve azt találjuk, hogy a padló hővesztesége körülbelül 3 kW.

A TP számításoknál figyelembe kell venni a hőszigetelést befolyásoló rétegeket, például betont, táblákat, téglafalat, szigetelést stb.

Határozzuk meg az R mennyezet hőellenállását_ptl és az ő kérdése:

• R_ptl = 0.025/0.21 + 0.05/0.14 + 0.05/0.043 = 0.12 + 0.71 + 0.35 = 1.18
• K_ptl = 48 × (21 +29) × 1 × 1.18 = 2832

Ebből következik, hogy a mennyezeten és a padlón közel 6 kW megy át.

4. lépés - a szellőzés TP kiszámítása

A helyiség szellőzését a következő képlettel kell megszervezni és kiszámítani:

K_v = 0,28 × L_n × p_vnt × c × (t_vnt -t_nar)

A műszaki jellemzők alapján a fajlagos hőátadás 3 köbméter óránként, azaz:

L_n = 3 × 48 = 144.

A sűrűség kiszámításához a következő képletet használjuk:

p_vnt = 353/(273+t_vnt).

A szoba becsült hőmérséklete +21 fok.

A szellőzési TP nem kerül kiszámításra, ha a rendszer légfűtő berendezéssel van felszerelve

Az ismert értékeket behelyettesítve a következőket kapjuk:

p_vnt = 353/(273+21) = 1.2

Helyettesítsük be a kapott számokat a fenti képletbe:

K_v = 0.28 × 144 × 1.2 × 1.005 × (21  — 29) = 2431

A szellőztetés TP-jét figyelembe véve az épület teljes Q értéke:

Q = 7000 + 6000 + 3000 = 16000.

kW-ra átszámítva 16 kW teljes hőveszteséget kapunk.

Az SVO kiszámításának jellemzői

A TP indikátor megtalálása után folytatják a hidraulikus számítást (a továbbiakban: GR).

Ennek alapján a következő mutatókról kapunk információkat:

• a csövek optimális átmérője, amely a nyomásesések során adott mennyiségű hűtőfolyadékot képes átengedni;
• hűtőfolyadék áramlása egy bizonyos területen;
• víz mozgási sebessége;
• ellenállás értéke.

A számítások megkezdése előtt a számítások egyszerűsítése érdekében rajzolja meg a rendszer térbeli diagramját, amelyen minden eleme egymással párhuzamosan helyezkedik el.

Az ábra egy fűtési rendszert mutat be felső vezetékekkel, a hűtőfolyadék mozgása zsákutca

Tekintsük a vízmelegítés számításának fő szakaszait.

A fő keringtető gyűrű GR

A GR számítási módszere azon a feltételezésen alapul, hogy a hőmérséklet-különbségek minden felszállóban és ágban azonosak.

A számítási algoritmus a következő:

1. A bemutatott diagramon a hőveszteség figyelembevételével a fűtőberendezésekre és felszállókra ható hőterhelések kerülnek alkalmazásra.
2. Az ábra alapján a fő keringtető gyűrű (a továbbiakban: MCC) kerül kiválasztásra. Ennek a gyűrűnek az a sajátossága, hogy benne a gyűrű egységnyi hosszára eső keringési nyomás a legalacsonyabb értéket veszi fel.
3. Az FCC állandó hőfogyasztású szekciókra van felosztva. Minden szakasznál adja meg a számot, a hőterhelést, az átmérőt és a hosszt.

Egycsöves típusú függőleges rendszerben a fő keringtető körnek azt a gyűrűt kell tekinteni, amelyen a legnagyobb terhelésű felszálló áthalad a zsákutcában vagy a víz ezzel kapcsolatos mozgása során a hálózaton.Részletesebben beszéltünk a keringtető gyűrűk egycsöves rendszerben történő összekapcsolásáról és a fő kiválasztásáról a következő cikkben. Különös figyelmet fordítottunk a számítások sorrendjére, az áttekinthetőség kedvéért egy konkrét példán keresztül.

Függőleges kétcsöves rendszerekben a fő keringtető folyadék az alsó fűtőberendezésen halad át, amely zsákutcában vagy a kapcsolódó vízmozgásban maximális terhelést jelent.

Vízszintes egycsöves rendszerben a fő keringtető körnek a legalacsonyabb cirkulációs nyomással és egységnyi gyűrűhosszúságúnak kell lennie. A rendszerekhez természetes keringés a helyzet hasonló.

Egycsöves típusú függőleges rendszer felszállóinak fejlesztésekor az átfolyó, áramlásszabályozású, egységes komponenseket tartalmazó felszállókat egyetlen körnek kell tekinteni. A záró szakaszokkal rendelkező felszállóknál az elválasztást az egyes műszeregységek csővezetékében lévő víz eloszlásának figyelembevételével hajtják végre.

Egy adott területen a vízfogyasztást a következő képlettel számítják ki:

G_kont = (3,6 × Q_kont × β₁ × β₂)/((t_r -t₀) × c)

A kifejezésben az alfabetikus karakterek jelentése a következő:

• K_kont — az áramkör hőterhelése;
• β_1, β₂ — további táblázatos együtthatók, figyelembe véve a helyiség hőátadását;
• c — a víz hőkapacitása: 4,187;
• t_r — vízhőmérséklet a tápvezetékben;
• t₀ — vízhőmérséklet a visszatérő vezetékben.

A víz átmérőjének és mennyiségének meghatározása után meg kell találni a mozgás sebességét és az R fajlagos ellenállás értékét. Minden számítást legkényelmesebben speciális programok segítségével lehet elvégezni.

GR másodlagos keringtető gyűrű

A főgyűrű GR után a nyomást a legközelebbi felszállóvezetékeken keresztül kialakított kis keringető gyűrűben határozzák meg, figyelembe véve, hogy a nyomásveszteségek legfeljebb 15%-kal térhetnek el zsákutca körben és legfeljebb 5%-kal. egy áthaladó áramkör.

Ha nem lehet korrelálni a nyomásveszteséget, szereljen be fojtószelep alátétet, amelynek átmérőjét szoftveres módszerekkel számítják ki.

Radiátor akkumulátorok számítása

Térjünk vissza a fenti háztervhez. A számítások során kiderült, hogy a hőegyensúly fenntartásához 16 kW energiára lesz szükség. A szóban forgó házban 6 különböző rendeltetésű szoba található - nappali, fürdőszoba, konyha, hálószoba, folyosó és előszoba.

A szerkezet méretei alapján kiszámíthatja a V térfogatot:

V=6×8×2,5=120 m³

Ezután meg kell találnia a m-enkénti hőteljesítmény mennyiségét³. Ehhez Q-t el kell osztani a talált térfogattal, azaz:

P=16000/120=133 W/m³

Ezután meg kell határoznia, hogy mennyi fűtési teljesítmény szükséges egy helyiséghez. A diagramban minden helyiség területe már ki van számítva.

Határozzuk meg a hangerőt:

• fürdőszoba – 4.19×2.5=10.47;
• nappali – 13.83×2.5=34.58;
• konyha – 9.43×2.5=23.58;
• hálószoba – 10.33×2.5=25.83;
• folyosó – 4.10×2.5=10.25;
• folyosó – 5.8×2.5=14.5.

A számításoknál figyelembe kell venni azokat a helyiségeket is, amelyekben nincsenek fűtőtestek, például egy folyosót.

A folyosót passzívan fűtik, a hő áramlik bele a termikus levegő keringése miatt, amikor emberek mozognak, ajtónyílásokon stb.

Határozzuk meg minden helyiségben a szükséges hőmennyiséget úgy, hogy a helyiség térfogatát megszorozzuk az R indexszel.

Szerezzük meg a szükséges teljesítményt:

• a fürdőszobához — 10,47×133=1392 W;
• nappalihoz — 34,58×133=4599 W;
• konyhához — 23,58×133=3136 W;
• a hálószobához — 25,83×133=3435 W;
• a folyosóra — 10,25×133=1363 W;
• a folyosóra – 14,5×133=1889 W.

Kezdjük el számolni a radiátor akkumulátorait. Alumínium radiátorokat használunk, amelyek magassága 60 cm, teljesítménye 70 hőmérsékleten 150 W.

Számítsuk ki a szükséges radiátor akkumulátorok számát:

• fürdőszoba — 1392/150=10;
• nappali — 4599/150=31;
• konyha — 3136/150=21;
• hálószoba — 3435/150=23;
• folyosó — 1889/150=13.

Összesen szükséges: 10+31+21+23+13=98 db radiátor elem.

Honlapunkon további cikkek is találhatók, amelyekben részletesen megvizsgáltuk a fűtési rendszer hőkalkulációinak elvégzésének eljárását, a radiátorok és fűtőcsövek teljesítményének lépésről lépésre történő kiszámítását. És ha a rendszer fűtött padlót igényel, akkor további számításokat kell végeznie.

Mindezekkel a kérdésekkel részletesebben foglalkozunk következő cikkeinkben:

• A fűtési rendszer hőszámítása: hogyan kell helyesen kiszámítani a rendszer terhelését
• A fűtőtestek kiszámítása: hogyan kell kiszámítani a szükséges elemek számát és teljesítményét
• A csőtérfogat számítása: a számítások elvei és a számítások elvégzésének szabályai literben és köbméterben
• Hogyan lehet kiszámítani a fűtött padlót vízrendszerrel példaként
• Csövek kiszámítása fűtött padlókhoz: csőtípusok, módszerek és fektetési lépés + áramlási sebesség kiszámítása

Következtetések és hasznos videó a témában

A videóban láthat egy példát a vízmelegítés kiszámítására, amelyet a Valtec programmal hajtanak végre:

A hidraulikus számításokat legjobban speciális programokkal lehet elvégezni, amelyek garantálják a számítások nagy pontosságát, és figyelembe veszik a tervezés minden árnyalatát..

Szakterülete a vizet hűtőfolyadékként használó fűtési rendszerek kiszámítása, és szeretné cikkünket hasznos képletekkel kiegészíteni, és szakmai titkokat megosztani?

Vagy esetleg további számításokra szeretne összpontosítani, vagy rámutat a számításaink pontatlanságaira? Kérjük, írja meg észrevételeit és javaslatait a cikk alatti blokkban.