Hydraulisk beregning af et varmesystem ved hjælp af et specifikt eksempel

Opvarmning baseret på varmtvandscirkulation er den mest almindelige mulighed for at arrangere et privat hjem.For kompetent udvikling af systemet er det nødvendigt at have foreløbige analyseresultater, den såkaldte hydrauliske beregning af varmesystemet, der forbinder trykket i alle sektioner af netværket med rørens diametre.

Den præsenterede artikel beskriver i detaljer beregningsmetoden. For bedre at forstå algoritmen for handlinger, så vi på beregningsproceduren ved hjælp af et specifikt eksempel.

Ved at overholde den beskrevne sekvens vil det være muligt at bestemme den optimale diameter af rørledningen, antallet af varmeanordninger, kedeleffekt og andre systemparametre, der er nødvendige for at arrangere en effektiv individuel varmeforsyning.

Begrebet hydraulisk beregning

Den afgørende faktor i den teknologiske udvikling af varmesystemer har været de sædvanlige energibesparelser. Ønsket om at spare penge tvinger os til at tage en mere omhyggelig tilgang til design, valg af materialer, installationsmetoder og drift af opvarmning til boligen.

Derfor, hvis du beslutter dig for at skabe et unikt og primært økonomisk varmesystem til din lejlighed eller hus, så anbefaler vi, at du gør dig bekendt med beregnings- og designreglerne.

Før du definerer den hydrauliske beregning af systemet, skal du klart og klart forstå, at det individuelle varmesystem i en lejlighed eller et hus konventionelt er placeret en størrelsesorden højere i forhold til centralvarmesystemet i en stor bygning.

Et personligt varmesystem er baseret på en fundamentalt anderledes tilgang til begreberne varme og energiressourcer.

Essensen af ​​hydraulisk beregning er, at kølevæskestrømningshastigheden ikke er indstillet på forhånd med en væsentlig tilnærmelse til reelle parametre, men bestemmes ved at forbinde rørledningsdiametre med trykparametre i alle systemets ringe

Det er nok at udføre en triviel sammenligning af disse systemer i henhold til følgende parametre.

1. Centralvarmesystemet (kedelrum-hus-lejlighed) er baseret på standardtyper af energibærere - kul, gas. I et autonomt system kan du bruge næsten ethvert stof, der har en høj specifik forbrændingsvarme, eller en kombination af flere flydende, faste eller granulære materialer.
2. DSP'en er bygget på almindelige elementer: metalrør, "klodsede" batterier, afspærringsventiler. Et individuelt varmesystem giver dig mulighed for at kombinere en række elementer: flersektionsradiatorer med god varmeoverførsel, højteknologiske termostater, forskellige typer rør (PVC og kobber), haner, propper, fittings og selvfølgelig vores egne mere økonomiske kedler, cirkulationspumper.
3. Hvis du går ind i lejligheden til et typisk panelhus bygget for 20-40 år siden, ser vi, at varmesystemet kommer ned til tilstedeværelsen af ​​et 7-sektions batteri under vinduet i hvert værelse i lejligheden plus et lodret rør gennem hele huset (stigerør), som du kan "kommunikere" med naboer over/under. Et autonomt varmesystem (AHS) giver dig mulighed for at bygge et system af enhver kompleksitet under hensyntagen til lejlighedsbeboernes individuelle ønsker.
4. I modsætning til en DSP tager et separat varmesystem højde for en ret imponerende liste over parametre, der påvirker overførslen, energiforbruget og varmetabet. Omgivelsestemperaturforhold, påkrævet temperaturområde i rummene, areal og rumfang, antal vinduer og døre, rummenes formål mv.

Således er den hydrauliske beregning af varmesystemet (HRSO) et betinget sæt af beregnede egenskaber for varmesystemet, som giver omfattende information om sådanne parametre som rørdiameter, antal radiatorer og ventiler.

Denne type radiator blev installeret i de fleste panelhuse i det post-sovjetiske rum. Besparelser på materialer og manglende designideer er åbenlyse

GRSO giver dig mulighed for korrekt at vælge en vandringpumpe (varmekedel) til transport af varmt vand til de sidste elementer i varmesystemet (radiatorer) og som et endeligt resultat have det mest afbalancerede system, som direkte påvirker økonomiske investeringer i boligopvarmning .

En anden type varmeradiator til DSP. Dette er et mere alsidigt produkt, der kan have et hvilket som helst antal ribben. På denne måde kan du øge eller mindske varmevekslingsarealet

Sekvens af beregningstrin

Når vi taler om beregningen af ​​varmesystemet, bemærker vi, at denne procedure er den mest kontroversielle og vigtige med hensyn til design.

Før du udfører beregningen, skal du udføre en foreløbig analyse af det fremtidige system, for eksempel:

• etablere en termisk balance i alle og specifikt hvert værelse i lejligheden;
• godkende termostater, ventiler og trykregulatorer;
• vælg radiatorer, varmevekslingsoverflader, varmeoverførselspaneler;
• bestemme områder af systemet med maksimal og minimal kølevæskestrøm.

Derudover er det nødvendigt at bestemme den generelle ordning for transport af kølevæsken: fuld og lille kredsløb, enkeltrørssystem eller to-rørs hovedledning.

Som et resultat af den hydrauliske beregning får vi flere vigtige egenskaber ved det hydrauliske system, som giver svar på følgende spørgsmål:

• hvad skal være varmekildens kraft;
• hvad er strømningshastigheden og hastigheden af ​​kølevæsken;
• hvad er den nødvendige diameter af hovedvarmerørledningen;
• hvad er de mulige varmetab og massen af ​​selve kølevæsken.

Et andet vigtigt aspekt af hydraulisk beregning er proceduren til afbalancering (sammenkædning) af alle dele (grene) af systemet under ekstreme termiske forhold ved hjælp af kontrolanordninger.

Der er flere hovedtyper af varmeprodukter: flersektion af støbejern og aluminium, stålpanel, bimetalliske radiatorer og covektorer. Men de mest almindelige er flersektionsradiatorer i aluminium

Designzonen af ​​rørledningens hovedledning er en sektion med en konstant diameter af selve hovedledningen samt en konstant strøm af varmt vand, som bestemmes af formlen for varmebalancen i værelser. Listen over designzoner starter fra pumpen eller varmekilden.

Eksempel på startbetingelser

For en mere specifik forklaring af alle detaljerne i den hydrauliske beregning, lad os tage et specifikt eksempel på et almindeligt boligareal. Vi har en klassisk 2-værelses lejlighed i panelhus med et samlet areal på 65,54 m2.²som omfatter to værelser, et køkken, separat toilet og badeværelse, dobbeltgang, dobbelt balkon.

Efter ibrugtagning modtog vi følgende information vedrørende lejlighedens klargøring.Den beskrevne lejlighed inkluderer vægge lavet af monolitiske armerede betonkonstruktioner behandlet med kit og primer, profilvinduer med to-kammerglas, pressede indvendige døre, keramiske fliser på badeværelsesgulvet.

Et typisk 9-etagers panelhus med fire indgange. Der er 3 lejligheder på hver etage: en 2-værelses og to 3-værelses. Lejligheden er beliggende på femte sal

Derudover er det præsenterede hus allerede udstyret med kobberledninger, fordelere og et separat panel, et gaskomfur, et badekar, en håndvask, et toilet, en håndklædetørrer og en vask.

Og vigtigst af alt, stuerne, badeværelset og køkkenet har allerede varmeradiatorer i aluminium. Spørgsmålet om rørene og kedlen forbliver åbent.

Hvordan data indsamles

Den hydrauliske beregning af systemet er for det meste baseret på beregninger relateret til beregningen af ​​opvarmning baseret på rummets areal.

Derfor er det nødvendigt at have følgende oplysninger:

• arealet af hvert enkelt rum;
• dimensioner af vindues- og dørforbindelser (indvendige døre har praktisk talt ingen effekt på varmetabet);
• klimatiske forhold, træk i regionen.

Vi vil gå ud fra følgende data. Fællesrumsareal - 18,83 m², soveværelse - 14,86 m², køkken - 10,46 m², balkon - 7,83 m² (sum), korridor - 9,72 m² (beløb), badeværelse - 3,60 m², toilet - 1,5 m². Indgangsdøre - 2,20 m², vinduesudstilling af fællesrummet - 8,1 m², soveværelse vindue - 1,96 m², køkkenvindue - 1,96 m².

Højden på lejlighedsvæggene er 2 meter 70 cm Ydervæggene er udført i klasse B7 beton plus indvendig puds, 300 mm tyk. Indvendige vægge og skillevægge - bærende 120 mm, alm. - 80 mm. Gulvet og dermed loftet er lavet af betongulvplader af klasse B15, tykkelse 200 mm.

Indretningen af ​​denne lejlighed giver mulighed for at skabe en enkelt varmegren, der passerer gennem køkkenet, soveværelset og stuen, hvilket sikrer en gennemsnitstemperatur på 20-22⁰C i rummene (+)

Hvad med miljøet? Lejligheden er beliggende i et hus beliggende midt i et mikrodistrikt i en lille by. Byen ligger i et vist lavland, højden over havets overflade er 130-150 m. Klimaet er moderat kontinentalt med kølige vintre og ret varme somre.

Den gennemsnitlige årlige temperatur er +7,6°C. Gennemsnitstemperaturen i januar er -6,6°C, i juli +18,7°C. Vind - 3,5 m/s, gennemsnitlig luftfugtighed - 74%, nedbør 569 mm.

Ved at analysere de klimatiske forhold i regionen skal det bemærkes, at vi har at gøre med en bred vifte af temperaturer, hvilket igen påvirker det særlige krav til justering af lejlighedens varmesystem.

Varmegeneratoreffekt

En af hovedkomponenterne i varmesystemet er kedlen: elektrisk, gas, kombineret - det betyder ikke noget på dette stadium. Fordi dens vigtigste egenskab er vigtig for os - strøm, det vil sige mængden af ​​energi pr. tidsenhed, der vil blive brugt på opvarmning.

Selve kedlens effekt bestemmes af nedenstående formel:

Wboiler = (Sroom*Wshare) / 10,

Hvor:

• Splace - summen af ​​arealer af alle rum, der kræver opvarmning;
• Wdel — specifik effekt under hensyntagen til de klimatiske forhold på stedet (det er derfor, det var nødvendigt at kende klimaet i regionen).

For forskellige klimazoner har vi typisk følgende data:

• nordlige egne — 1,5 — 2 kW/m²;
• central zone — 1 — 1,5 kW/m²;
• sydlige regioner — 0,6 — 1 kW/m².

Disse tal er ret vilkårlige, men giver ikke desto mindre et klart numerisk svar vedrørende miljøets indflydelse på lejlighedens varmesystem.

Dette kort viser klimazoner med forskellige temperaturregimer. Placeringen af ​​huset i forhold til zonen bestemmer, hvor meget energi der skal bruges på at opvarme en kvadratmeter kWatt energi (+)

Mængden af ​​lejlighedsarealet, der skal opvarmes, er lig med det samlede areal af lejligheden og er lig, det vil sige 65,54-1,80-6,03 = 57,71 m2 (minus balkonen). Den specifikke kedeleffekt for den centrale region med kolde vintre er 1,4 kW/m2. I vores eksempel svarer den beregnede effekt af varmekedlen således til 8,08 kW.

Dynamiske parametre for kølevæsken

Vi går videre til næste fase af beregninger - analyse af kølevæskeforbrug. I de fleste tilfælde adskiller varmesystemet i en lejlighed sig fra andre systemer - dette skyldes antallet af varmepaneler og længden af ​​rørledningen. Tryk bruges som en ekstra "drivkraft" for flow vertikalt gennem systemet.

I private et- og etagebyggerier, gamle panelbygninger, anvendes højtryksvarmeanlæg, som gør det muligt at transportere det varmeafgivende stof til alle sektioner af det forgrenede, flerringede varmesystem og hæve vand til hele bygningens højde (op til 14. sal).

Tværtimod har en almindelig 2- eller 3-værelses lejlighed med autonom opvarmning ikke så mange forskellige ringe og grene af systemet; det omfatter ikke mere end tre kredsløb.

Det betyder, at kølevæsken transporteres ved hjælp af den naturlige vandstrømsproces. Men du kan også bruge cirkulationspumper, opvarmning leveres af gas/el-kedel.

Vi anbefaler at bruge en cirkulationspumpe til opvarmning af rum større end 100 m². Pumpen kan installeres enten før eller efter kedlen, men normalt installeres den på "retur"-siden - lavere væsketemperatur, mindre luftighed, længere pumpelevetid

Specialister inden for design og installation af varmesystemer definerer to hovedtilgange med hensyn til beregning af kølevæskevolumen:

1. I henhold til systemets faktiske kapacitet. Uden undtagelse opsummeres alle rumfang af hulrum, hvor strømmen af ​​varmt vand vil strømme: summen af ​​individuelle sektioner af rør, sektioner af radiatorer osv. Men dette er en ret arbejdskrævende mulighed.
2. Ifølge kedeleffekt. Her er eksperternes meninger meget forskellige, nogle siger 10, andre 15 liter pr. enhed kedeleffekt.

Fra et pragmatisk synspunkt skal man tage højde for, at varmeanlægget sandsynligvis ikke kun vil levere varmt vand til rummet, men også varme vand til bad/bruser, håndvask, håndvask og tørretumbler, og måske til en hydromassage eller jacuzzi. Denne mulighed er enklere.

Derfor anbefaler vi i dette tilfælde at indstille 13,5 liter pr. effektenhed. Ved at gange dette tal med kedeleffekten (8,08 kW) får vi det estimerede volumen af ​​vandmasse - 109,08 liter.

Den beregnede kølevæskehastighed i systemet er netop den parameter, der giver dig mulighed for at vælge en bestemt rørdiameter til varmesystemet.

Det beregnes ved hjælp af følgende formel:

V = (0,86*W*k)/t-til,

Hvor:

• W — kedelkraft;
• t — temperaturen af ​​det tilførte vand;
• til — vandtemperatur i returkredsløbet;
• k — kedelvirkningsgrad (0,95 for en gaskedel).

Ved at erstatte de beregnede data i formlen har vi: (0,86 * 8080 * 0,95)/80-60 = 6601,36/20 = 330 kg/t.På en time bevæger der sig således 330 liter kølevæske (vand) gennem systemet, og systemkapaciteten er omkring 110 liter.

Bestemmelse af rørdiameter

For endelig at bestemme diameteren og tykkelsen af ​​varmerørene, er det fortsat at diskutere spørgsmålet om varmetab.

Den maksimale varmemængde forlader rummet gennem væggene - op til 40%, gennem vinduer - 15%, gulv - 10%, alt andet gennem loftet/taget. Lejligheden er præget af tab primært gennem vinduer og altanmoduler

Der er flere typer varmetab i opvarmede rum:

1. Tryktab i rørstrømmen. Denne parameter er direkte proportional med produktet af det specifikke friktionstab inde i røret (leveret af producenten) og rørets samlede længde. Men givet den aktuelle opgave kan sådanne tab ignoreres.
2. Tryktab ved lokale rørmodstande — varmeomkostninger ved armaturer og indvendigt udstyr. Men i betragtning af betingelserne for problemet, et lille antal monteringsbøjninger og antallet af radiatorer, kan sådanne tab forsømmes.
3. Varmetab baseret på lejlighedens beliggenhed. Der er en anden type termiske omkostninger, men det er mere relateret til rummets placering i forhold til resten af ​​bygningen. For en almindelig lejlighed, som ligger midt i huset og støder op til andre lejligheder til venstre/højre/top/nederst, er varmetab gennem sidevægge, loft og gulv næsten lig med “0”.

Du kan kun tage hensyn til tab gennem den forreste del af lejligheden - balkonen og det centrale vindue i fællesrummet. Men dette problem kan løses ved at tilføje 2-3 sektioner til hver af radiatorerne.

Rørdiameteren vælges i henhold til kølevæskestrømningshastigheden og hastigheden af ​​dens cirkulation i varmeledningen

Ved at analysere ovenstående information er det værd at bemærke, at for den beregnede hastighed af varmt vand i varmesystemet er tabellens bevægelseshastighed for vandpartikler i forhold til rørvæggen i vandret position kendt for at være 0,3-0,7 m/s.

For at hjælpe mesteren præsenterer vi den såkaldte tjekliste til udførelse af beregninger til en typisk hydraulisk beregning af et varmesystem:

• dataindsamling og beregning af kedeleffekt;
• kølevæskevolumen og hastighed;
• varmetab og rørdiameter.

Nogle gange, når du laver beregninger, kan du få en rørdiameter, der er stor nok til at dække den beregnede mængde kølevæske. Dette problem kan løses ved at øge kedlens forskydning eller tilføje en ekstra ekspansionsbeholder.

På vores hjemmeside er der en blok af artikler afsat til beregning af varmesystemet, vi anbefaler, at du læser:

1. Termisk beregning af et varmesystem: hvordan man korrekt beregner belastningen på systemet
2. Beregning af vandopvarmning: formler, regler, eksempler på implementering
3. Termoteknisk beregning af en bygning: specifikationer og formler til udførelse af beregninger + praktiske eksempler

Konklusioner og nyttig video om emnet

Funktioner, fordele og ulemper ved naturlige og tvungne kølevæskecirkulationssystemer til varmesystemer:

Sammenfattende de hydrauliske beregninger var resultatet specifikke fysiske egenskaber for det fremtidige varmesystem.

Naturligvis er dette et forenklet beregningsskema, der giver omtrentlige data vedrørende hydrauliske beregninger for varmesystemet i en typisk to-værelses lejlighed.

Forsøger du selv at lave en hydraulisk beregning af dit varmesystem? Eller er du måske ikke enig i det fremlagte materiale? Vi venter på dine kommentarer og spørgsmål - feedbackblokken er placeret nedenfor.