A fűtési rendszer hőszámítása: hogyan kell helyesen kiszámítani a rendszer terhelését

A fűtési rendszer tervezése és hőkalkulációja kötelező szakasz az otthoni fűtés megszervezésénél.A számítási tevékenységek fő feladata a kazán és a radiátorrendszer optimális paramétereinek meghatározása.

Egyetértek, első pillantásra úgy tűnhet, hogy csak egy mérnök végezhet hőtechnikai számításokat. Azonban nem minden olyan bonyolult. A műveletek algoritmusának ismeretében képes lesz önállóan elvégezni a szükséges számításokat.

A cikk részletesen leírja a számítási eljárást, és megadja az összes szükséges képletet. A jobb megértés érdekében elkészítettünk egy példát egy magánház hőszámítására.

A fűtés hőkalkulációja: általános eljárás

A fűtési rendszer klasszikus termikus számítása egy összevont műszaki dokumentum, amely kötelező lépésről lépésre tartalmazza a szabványos számítási módszereket.

Mielőtt azonban megvizsgálná a fő paraméterek számításait, el kell döntenie magának a fűtési rendszernek a koncepcióját.

A fűtési rendszert a kényszerellátás és a hő akaratlan elvezetése jellemzi a helyiségbe.

A fűtési rendszer kiszámításának és tervezésének fő feladatai:

• legmegbízhatóbban meghatározza a hőveszteséget;
• meghatározza a hűtőfolyadék mennyiségét és felhasználási feltételeit;
• a lehető legpontosabban válassza ki a generálás, mozgás és hőátadás elemeit.

Az építkezés során fűtési rendszerek Kezdetben különféle adatokat kell gyűjteni arról a helyiségről/épületről, ahol a fűtési rendszert használni fogják. A rendszer termikus paramétereinek kiszámítása után elemezze az aritmetikai műveletek eredményeit.

A kapott adatok alapján kiválasztják a fűtési rendszer alkatrészeit, ezt követi a vásárlás, a telepítés és az üzembe helyezés.

A fűtés többkomponensű rendszer a helyiségben/épületben jóváhagyott hőmérsékleti rendszer biztosítására.Ez egy különálló része egy modern lakóhelyiség kommunikációs komplexumának

Figyelemre méltó, hogy ez a termikus számítási módszer lehetővé teszi nagyszámú olyan mennyiség pontos kiszámítását, amelyek kifejezetten leírják a jövőbeli fűtési rendszert.

A termikus számítás eredményeként a következő információk állnak majd rendelkezésre:

• hőveszteségek száma, kazán teljesítménye;
• a hősugárzók száma és típusa minden helyiségben külön-külön;
• a csővezeték hidraulikus jellemzői;
• térfogat, hűtőfolyadék sebesség, hőszivattyú teljesítménye.

A hőszámítások nem elméleti vázlatok, hanem pontos és ésszerű eredmények, amelyeket a gyakorlatban ajánlott alkalmazni a fűtési rendszer elemeinek kiválasztásakor.

Szabványok a szobahőmérsékletre

Mielőtt bármilyen rendszerparaméter-számítást végezne, ismernie kell legalább a várt eredmények sorrendjét, és rendelkeznie kell néhány táblázatos érték szabványosított jellemzőivel, amelyeket képletekre kell helyettesíteni vagy ezek alapján kell irányítani. .

A paraméterek ilyen állandókkal történő kiszámításával biztos lehet a rendszer kívánt dinamikus vagy állandó paraméterének megbízhatóságában.

Különböző célú helyiségekhez referenciaszabványok vannak a lakó- és nem lakáscélú helyiségek hőmérsékleti viszonyaira vonatkozóan. Ezeket a szabványokat az úgynevezett GOST-okban rögzítik

Fűtési rendszer esetén az egyik ilyen globális paraméter a helyiség hőmérséklete, amelynek állandónak kell lennie az évszaktól és a környezeti feltételektől függetlenül.

Az egészségügyi szabványok és szabályok előírásai szerint az év nyári és téli időszakához viszonyítva hőmérsékleti különbségek vannak.A nyári szezonban a helyiség hőmérsékleti rendjéért a légkondicionáló rendszer felelős, számításának elvét részletesen ismertetjük ez a cikk.

De a szobahőmérsékletet télen a fűtési rendszer biztosítja. Ezért érdekelnek bennünket a hőmérsékleti tartományok és azok eltérési tűrései a téli szezonra vonatkozóan.

A legtöbb szabályozási dokumentum a következő hőmérsékleti tartományokat írja elő, amelyek lehetővé teszik, hogy egy személy kényelmesen tartózkodjon a szobában.

Legfeljebb 100 m alapterületű, nem lakáscélú irodahelyiségekhez²:

• 22-24°С - optimális levegő hőmérséklet;
• 1°С — megengedett ingadozás.

100 m-nél nagyobb területű irodahelyiségekhez² a hőmérséklet 21-23°C. A nem lakáscélú ipari helyiségek esetében a hőmérsékleti tartományok nagymértékben változnak a helyiség rendeltetésétől és a megállapított munkavédelmi szabványoktól függően.

Mindenkinek megvan a maga kényelmes szobahőmérséklete. Vannak, akik azt szeretik, ha nagyon meleg van a szobában, mások pedig jól érzik magukat, ha a szobában hűvös van – ez teljesen egyéni

Ami a lakóhelyiségeket illeti: lakások, magánházak, telkek stb., vannak bizonyos hőmérsékleti tartományok, amelyek a lakók kívánságaitól függően állíthatók.

És mégis, egy lakás és ház meghatározott helyiségeihez a következőket kínáljuk:

• 20-22°С - nappali, beleértve a gyerekszobát is, tűréshatár ±2°С -
• 19-21°С — konyha, WC, tűrés ±2°С;
• 24-26°С — fürdőszoba, zuhanyzó, medence, tűrés ±1°С;
• 16-18°С — folyosók, folyosók, lépcsőházak, tároló helyiségek, tűrés +3°C

Fontos megjegyezni, hogy számos alapvető paraméter van, amelyek befolyásolják a helyiség hőmérsékletét, és amelyekre a fűtési rendszer kiszámításakor összpontosítani kell: páratartalom (40-60%), oxigén- és szén-dioxid koncentráció a levegőben ( 250:1), légmozgási sebesség tömege (0,13-0,25 m/s) stb.

Hőveszteség kiszámítása a házban

A termodinamika második főtétele (iskolafizika) szerint nincs spontán energiaátadás a kevésbé fűtött mini- vagy makroobjektumokról a melegebbre. Ennek a törvénynek egy speciális esete a két termodinamikai rendszer közötti hőmérsékleti egyensúly megteremtésére irányuló „törekvés”.

Például az első rendszer egy -20°C hőmérsékletű környezet, a második rendszer egy +20°C belső hőmérsékletű épület. A fenti törvény szerint ez a két rendszer energiacserén keresztül törekszik az egyensúly megteremtésére. Ez a második rendszer hőveszteségének és az első rendszer hűtésének segítségével történik.

Határozottan kijelenthetjük, hogy a környezeti hőmérséklet attól függ, hogy a magánház milyen szélességi fokon található. És a hőmérséklet-különbség befolyásolja az épületből kiszivárgó hő mennyiségét (+)

A hőveszteség valamilyen tárgyból (ház, lakás) akaratlan hő (energia) felszabadulását jelenti. Egy közönséges lakás esetében ez a folyamat nem annyira „észrevehető” egy magánházhoz képest, mivel a lakás az épületen belül található, és más lakásokkal „szomszédos”.

Egy magánházban a hő ilyen vagy olyan mértékben távozik a külső falakon, padlón, tetőn, ablakokon és ajtókon keresztül.

A legkedvezőtlenebb időjárási viszonyok esetén a hőveszteség mértékének és ezen viszonyok jellemzőinek ismeretében nagy pontossággal lehet kiszámítani a fűtési rendszer teljesítményét.

Tehát az épületből származó hőszivárgás mennyiségét a következő képlettel számítják ki:

Q=Q_padló+Q_fal+Q_ablak+Q_tető+Q_ajtó+…+Q_én, Ahol

Qi — a homogén típusú épülethéjak hőveszteségének mértéke.

A képlet minden összetevőjét a következő képlet segítségével számítjuk ki:

Q=S*∆T/R, Ahol

• K – hőszivárgás, V;
• S – egy adott típusú építmény területe, négyzetméter. m;
• ∆T – a környezeti és a beltéri levegő hőmérsékletének különbsége, °C;
• R – egy bizonyos típusú szerkezet hőállósága, m²*°C/W.

Javasoljuk, hogy a ténylegesen létező anyagok hőellenállásának értékét vegyék ki a segédtáblázatokból.

Ezen túlmenően, a hőellenállás a következő összefüggéssel érhető el:

R=d/k, Ahol

• R - hőállóság, (m²*K)/W;
• k – az anyag hővezető képességének együtthatója, W/(m²*NAK NEK);
• d – ennek az anyagnak a vastagsága, m.

A nedves tetőszerkezetű régi házakban a hőszivárgás az épület felső részén, nevezetesen a tetőn és a padláson keresztül történik. Tevékenységek végzése tovább mennyezeti szigetelés vagy tetőtéri tető hőszigetelése oldd meg ezt a problémát.

A tetőtér és a tető szigetelésével jelentősen csökkenthető a ház teljes hővesztesége

Számos más típusú hőveszteség is előfordul a házban a szerkezetek repedései, a szellőzőrendszerek, a konyhai páraelszívók, valamint a nyíló ablakok és ajtók miatt. De nincs értelme figyelembe venni mennyiségüket, mivel a fő hőszivárgások teljes számának legfeljebb 5% -át teszik ki.

A kazán teljesítményének meghatározása

A környezet és a házon belüli hőmérséklet közötti hőmérséklet-különbség fenntartásához autonóm fűtési rendszerre van szükség, amely fenntartja a kívánt hőmérsékletet a magánház minden helyiségében.

A fűtési rendszer alapja a különböző kazánok típusai: folyékony vagy szilárd tüzelőanyag, elektromos vagy gáz.

A kazán a fűtési rendszer központi egysége, amely hőt termel. A kazán fő jellemzője a teljesítménye, nevezetesen a hőmennyiség időegységenkénti átalakulási sebessége.

A fűtési terhelés kiszámítása után megkapjuk a kazán szükséges névleges teljesítményét.

Egy közönséges többszobás lakás esetében a kazán teljesítményét a terület és a fajlagos teljesítmény alapján számítják ki:

R_kazán=(S_helyiségek*R_különleges)/10, Ahol

• S_helyiségek - a fűtött helyiség teljes területe;
• R_különleges — az éghajlati viszonyokhoz viszonyított fajlagos teljesítmény.

De ez a képlet nem veszi figyelembe a hőveszteséget, amely elegendő egy magánházban.

Van egy másik arány, amely figyelembe veszi ezt a paramétert:

R_kazán=(Q_veszteség*S)/100, Ahol

• R_kazán — kazán teljesítménye;
• K_veszteség - hőveszteség;
• S - fűtött terület.

A kazán tervezési teljesítményét növelni kell. A tartalék akkor szükséges, ha kazánnal kívánja melegíteni a fürdőszobát és a konyhát.

A magánházak legtöbb fűtési rendszerében ajánlatos egy tágulási tartályt használni, amelyben a hűtőfolyadékot tárolják. Minden magánháznak szüksége van melegvízellátásra

A kazán teljesítménytartalékának biztosításához a K biztonsági tényezőt hozzá kell adni az utolsó képlethez:

R_kazán=(Q_veszteség*S*K)/100, Ahol

NAK NEK — 1,25 lesz, azaz a kazán tervezési teljesítménye 25%-kal nő.

Így a kazán teljesítménye lehetővé teszi az épület helyiségeiben a normál levegőhőmérséklet fenntartását, valamint a kezdeti és további melegvízmennyiséget a házban.

A radiátorok kiválasztásának jellemzői

A helyiség hőellátásának szabványos összetevői a radiátorok, panelek, padlófűtési rendszerek, konvektorok stb.A fűtési rendszerek leggyakoribb részei a radiátorok.

A hősugárzó egy speciális üreges moduláris szerkezet, amely nagy hőleadású ötvözetből készül. Acélból, alumíniumból, öntöttvasból, kerámiából és egyéb ötvözetekből készül. A fűtőradiátor működési elve a hűtőfolyadékból a „szirmokon” keresztül a szoba terébe történő energiasugárzásra csökken.

A masszív öntöttvas akkumulátorokat alumínium és bimetál fűtőradiátor váltotta fel. A gyártás egyszerűsége, a nagy hőátadás, a sikeres tervezés és kialakítás tette ezt a terméket népszerű és elterjedt beltéri hősugárzó eszközzé.

Számos módszer létezik fűtési radiátor számítások a szobában. Az alábbi módszerek listája a számítási pontosság növelése szerint van rendezve.

Számítási lehetőségek:

1. Terület szerint. N=(S*100)/C, ahol N a szekciók száma, S a helyiség területe (m²), C - a radiátor egy részének hőátadása (W, az útlevélből vagy a termék tanúsítványából vett), 100 W - az 1 m fűtéséhez szükséges hőáramlás² (empirikus érték). Felmerül a kérdés: hogyan lehet figyelembe venni a szoba mennyezetének magasságát?
2. Hangerő szerint. N=(S*H*41)/C, ahol N, S, C hasonló. H - szobamagasság, 41 W - 1 m fűtéséhez szükséges hőáram mennyisége³ (empirikus érték).
3. Esélyek szerint. N=(100*S*k1*k2*k3*k4*k5*k6*k7)/C, ahol N, S, C és 100 azonos. k1 - figyelembe véve a kamrák számát egy szoba dupla üvegezésű ablakában, k2 - a falak hőszigetelése, k3 - az ablakfelület és a helyiség terület aránya, k4 - átlagos mínusz hőmérséklet a tél leghidegebb hetében, k5 - egy helyiség külső falainak száma (amelyek az utcára nyúlnak), k6 - a fenti helyiség típusa, k7 - belmagasság.

Ez a legpontosabb lehetőség a szakaszok számának kiszámításához. Természetesen a törtszámítási eredményeket mindig a következő egész számra kerekítjük.

A vízellátás hidraulikus számítása

Természetesen a fűtési hő kiszámításának „képe” nem lehet teljes az olyan jellemzők kiszámítása nélkül, mint a hűtőfolyadék térfogata és sebessége. A legtöbb esetben a hűtőfolyadék közönséges víz folyékony vagy gáz halmazállapotú halmazállapotban.

Javasoljuk, hogy a hűtőfolyadék tényleges mennyiségét a fűtési rendszer összes üregének összegzésével számítsa ki. Egykörös kazán használata esetén ez a legjobb megoldás. Kétkörös kazánok fűtési rendszerben történő használatakor figyelembe kell venni a melegvíz-fogyasztást higiéniai és egyéb háztartási célokra

A kétkörös kazán által felmelegített víz mennyiségének kiszámítása a lakosság melegvízellátása és a hűtőfolyadék fűtése érdekében a fűtőkör belső térfogatának és a felhasználók tényleges melegvíz-szükségletének összegzésével történik.

A fűtési rendszerben a melegvíz mennyiségét a következő képlettel számítják ki:

W=k*P, Ahol

• W - hűtőfolyadék mennyisége;
• P — fűtőkazán teljesítménye;
• k - teljesítménytényező (literek száma egységenként, egyenlő 13,5, tartomány - 10-15 liter).

Ennek eredményeként a végső képlet így néz ki:

W = 13,5*P

A hűtőfolyadék sebessége a fűtési rendszer végső dinamikus értékelése, amely a folyadék keringésének sebességét jellemzi a rendszerben.

Ez az érték segít a csővezeték típusának és átmérőjének értékelésében:

V=(0,86*P*μ)/∆T, Ahol

• P — kazán teljesítménye;
• μ — kazán hatásfoka;
• ∆T - hőmérsékletkülönbség a bemenő és a visszatérő víz között.

A fenti módszerek segítségével hidraulikai számítás, valódi paramétereket lehet majd megszerezni, amelyek a jövő fűtési rendszerének „alapját” jelentik.

Példa termikus számításra

Példaként a hőkalkulációra egy közönséges 1 szintes házunk van, négy nappalival, konyhával, fürdőszobával, „téli kerttel” és háztartási helyiségekkel.

Az alapozás monolit vasbeton födém (20 cm), a külső falak beton (25 cm) vakolattal, a tető fagerendás, a tető fémcserép és ásványgyapot (10 cm)

Jelöljük ki a ház kezdeti paramétereit, amelyek a számításokhoz szükségesek.

Épület méretei:

• padlómagasság - 3 m;
• kis ablak az épület elején és hátulján 1470*1420 mm;
• nagy homlokzati ablak 2080*1420 mm;
• bejárati ajtók 2000*900 mm;
• hátsó ajtók (kijárat a teraszra) 2000*1400 (700 + 700) mm.

Az épület teljes szélessége 9,5 m², hossza 16 m². Csak a nappali (4 egység), a fürdőszoba és a konyha fűtése lesz.

A falak hőveszteségének pontos kiszámításához ki kell vonni az összes ablak és ajtó területét a külső falak területéből - ez egy teljesen más típusú anyag, saját hőállósággal.

Kezdjük a homogén anyagok területeinek kiszámításával:

• alapterülete - 152 m²;
• tetőterület - 180 m² , figyelembe véve a tetőtér magasságát 1,3 m és a szelemen szélessége 4 m;
• ablakfelület - 3*1,47*1,42+2,08*1,42=9,22 m²;
• ajtófelület - 2*0,9+2*2*1,4=7,4 m².

A külső falak területe 51*3-9,22-7,4=136,38 m².

Térjünk át az egyes anyagok hőveszteségének kiszámítására:

• K_padló=S*∆T*k/d=152*20*0,2/1,7=357,65 W;
• K_tető=180*40*0,1/0,05=14400 W;
• K_ablak=9,22*40*0,36/0,5=265,54 W;
• K_ajtók=7,4*40*0,15/0,75=59,2 W;

És még Q_fal ekvivalens: 136,38*40*0,25/0,3=4546. Az összes hőveszteség összege 19628,4 W lesz.

Ennek eredményeként kiszámítjuk a kazán teljesítményét: P_kazán=Q_veszteség*S_{fűtési_helyiségek}*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.

Kiszámoljuk az egyik helyiség radiátorrészeinek számát. Az összes többi esetében a számítások hasonlóak. Például egy sarokszoba (a diagram bal oldalán, alsó sarkában) 10,4 m2 területű.

Ez azt jelenti, hogy 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.

Ehhez a helyiséghez 9 szekciós radiátor szükséges, 180 W-os hőteljesítménnyel.

Térjünk át a hűtőfolyadék mennyiségének kiszámítására a rendszerben - W=13,5*P=13,5*21=283,5 l. Ez azt jelenti, hogy a hűtőfolyadék sebessége: V=(0,86*P*μ)/∆T=(0,86*21000*0,9)/20=812,7 l.

Ennek eredményeként a rendszerben lévő hűtőfolyadék teljes mennyisége óránként 2,87-szeresnek felel meg.

A termikus számításokról szóló cikkek válogatása segít meghatározni a fűtési rendszer elemeinek pontos paramétereit:

1. Magánház fűtési rendszerének kiszámítása: szabályok és számítási példák
2. Épület hőtechnikai számítása: számítások elvégzésének specifikumai és képletei + gyakorlati példák

Következtetések és hasznos videó a témában

A magánház fűtési rendszerének egyszerű kiszámítása a következő áttekintésben található:

Az alábbiakban bemutatjuk az épület hőveszteségének kiszámításának összes finomságát és általánosan elfogadott módszerét:

Egy másik lehetőség a hőszivárgások kiszámítására egy tipikus magánházban:

Ez a videó leírja az energiahordozók keringésének jellemzőit az otthon fűtéséhez:

A fűtési rendszer hőszámítása egyedi jellegű, és hozzáértően és körültekintően kell elvégezni. Minél pontosabbak a számítások, annál kevesebbet kell túlfizetniük a vidéki ház tulajdonosainak a működés során.

Van tapasztalata fűtési rendszer hőkalkulációiban? Vagy van még kérdése a témával kapcsolatban? Kérjük, ossza meg véleményét és hagyjon megjegyzéseket. A visszacsatoló blokk alul található.