Termisk beregning af et varmesystem: hvordan man korrekt beregner belastningen på systemet

Design og termisk beregning af et varmesystem er et obligatorisk trin, når du arrangerer boligopvarmning.Hovedopgaven for beregningsaktiviteter er at bestemme de optimale parametre for kedel- og radiatorsystemet.

Enig, ved første øjekast kan det se ud til, at kun en ingeniør kan udføre termiske beregninger. Det er dog ikke alt, der er så kompliceret. Når du kender algoritmen for handlinger, vil du være i stand til selvstændigt at udføre de nødvendige beregninger.

Artiklen beskriver i detaljer beregningsproceduren og giver alle de nødvendige formler. For en bedre forståelse har vi udarbejdet et eksempel på en termisk beregning for en privat bolig.

Termisk beregning af opvarmning: generel procedure

Den klassiske termiske beregning af et varmesystem er et konsolideret teknisk dokument, der inkluderer obligatoriske trinvise standardberegningsmetoder.

Men før du studerer disse beregninger af hovedparametrene, skal du beslutte dig for konceptet med selve varmesystemet.

Varmesystemet er kendetegnet ved tvungen tilførsel og ufrivillig fjernelse af varme ind i rummet.

De vigtigste opgaver ved beregning og design af et varmesystem:

• mest pålideligt bestemme varmetab;
• bestemme mængden og betingelserne for brug af kølevæsken;
• vælg elementerne generering, bevægelse og varmeoverførsel så nøjagtigt som muligt.

Under byggeriet varmesystemer Det er nødvendigt i første omgang at indsamle en række data om det rum/bygning, hvor varmesystemet skal bruges. Efter beregning af systemets termiske parametre skal du analysere resultaterne af aritmetiske operationer.

Ud fra de opnåede data udvælges varmesystemkomponenter, efterfulgt af indkøb, installation og idriftsættelse.

Varme er et flerkomponentsystem til at sikre et godkendt temperaturregime i et rum/bygning.Det er en separat del af kommunikationskomplekset i et moderne boligområde

Det er bemærkelsesværdigt, at denne termiske beregningsmetode giver mulighed for ret præcist at beregne et stort antal mængder, der specifikt beskriver det fremtidige varmesystem.

Som et resultat af den termiske beregning vil følgende oplysninger være tilgængelige:

• antal varmetab, kedeleffekt;
• antal og type termiske radiatorer for hvert rum separat;
• hydrauliske egenskaber af rørledningen;
• volumen, kølevæskehastighed, varmepumpeeffekt.

Termiske beregninger er ikke teoretiske skitser, men derimod nøjagtige og rimelige resultater, som anbefales brugt i praksis ved valg af varmesystemkomponenter.

Standarder for rumtemperaturforhold

Før du udfører nogen beregninger af systemparametre, er det som minimum nødvendigt at kende rækkefølgen af ​​de forventede resultater og også have standardiserede karakteristika for nogle tabelværdier, der skal erstattes i formler eller styres af dem .

Ved at beregne parametre med sådanne konstanter kan du være sikker på pålideligheden af ​​den ønskede dynamiske eller konstante parameter i systemet.

For lokaler til forskellige formål er der referencestandarder for temperaturforhold i bolig- og erhvervslokaler. Disse standarder er nedfældet i de såkaldte GOST'er

For et varmesystem er en af ​​disse globale parametre rumtemperaturen, som skal være konstant uanset årstid og miljøforhold.

I henhold til reglerne for sanitære standarder og regler er der forskelle i temperatur i forhold til årets sommer- og vinterperioder.Klimaanlægget er ansvarligt for rummets temperaturregime i sommersæsonen; princippet om dets beregning er beskrevet detaljeret i denne artikel.

Men rumtemperaturen om vinteren leveres af varmesystemet. Derfor er vi interesserede i temperaturområder og deres afvigelsestolerancer for vintersæsonen.

De fleste regulatoriske dokumenter fastlægger følgende temperaturintervaller, der gør det muligt for en person at opholde sig komfortabelt i rummet.

Til erhvervslokaler med et areal på op til 100 m²:

• 22-24°С — optimal lufttemperatur;
• 1°С — tilladt udsving.

Til kontorlokaler med et areal på mere end 100 m² temperaturen er 21-23°C. For ikke-beboende industrilokaler varierer temperaturintervallerne meget afhængigt af rummets formål og etablerede arbejdsbeskyttelsesstandarder.

Hver person har sin egen behagelige rumtemperatur. Nogle mennesker kan lide, at det er meget varmt i rummet, andre føler sig godt tilpas, når rummet er køligt - det hele er ret individuelt

Hvad angår boliger: lejligheder, private huse, godser osv., er der visse temperaturområder, der kan justeres afhængigt af beboernes ønsker.

Og alligevel har vi for specifikke lokaler i en lejlighed og et hus:

• 20-22°С - stue, inklusive børneværelse, tolerance ±2°С -
• 19-21°С — køkken, toilet, tolerance ±2°С;
• 24-26°С — badeværelse, bruser, swimmingpool, tolerance ±1°С;
• 16-18°С — korridorer, gange, trapper, lagerrum, tolerance +3°C

Det er vigtigt at bemærke, at der er flere grundlæggende parametre, der påvirker temperaturen i rummet, og som du skal fokusere på, når du beregner varmesystemet: fugtighed (40-60%), koncentration af ilt og kuldioxid i luften ( 250:1), luftbevægelseshastighedsmasse (0,13-0,25 m/s) osv.

Beregning af varmetab i huset

Ifølge termodynamikkens anden lov (skolefysik) sker der ingen spontan overførsel af energi fra mindre opvarmede til mere opvarmede mini- eller makroobjekter. Et særligt tilfælde af denne lov er "stræben" efter at skabe temperaturligevægt mellem to termodynamiske systemer.

For eksempel er det første system et miljø med en temperatur på -20°C, det andet system er en bygning med en indvendig temperatur på +20°C. Ifølge ovenstående lov vil disse to systemer stræbe efter at balancere gennem udveksling af energi. Dette vil ske ved hjælp af varmetab fra det andet system og afkøling i det første.

Vi kan helt sikkert sige, at den omgivende temperatur afhænger af breddegraden, hvor det private hus er placeret. Og temperaturforskellen påvirker mængden af ​​varmelækage fra bygningen (+)

Varmetab refererer til den ufrivillige frigivelse af varme (energi) fra en genstand (hus, lejlighed). For en almindelig lejlighed er denne proces ikke så "mærkbar" sammenlignet med et privat hus, da lejligheden er placeret inde i bygningen og "ved siden af" andre lejligheder.

I et privat hus slipper varmen i en eller anden grad ud gennem ydervægge, gulv, tag, vinduer og døre.

Ved at kende mængden af ​​varmetab for de mest ugunstige vejrforhold og egenskaberne ved disse forhold, er det muligt at beregne varmesystemets effekt med høj nøjagtighed.

Så volumen af ​​varmelækage fra bygningen beregnes ved hjælp af følgende formel:

Q=Q_etage+Q_væg+Q_vindue+Q_tag+Q_dør+…+Q_jeg, Hvor

Qi — mængden af ​​varmetab fra en homogen type klimaskærm.

Hver komponent i formlen beregnes ved hjælp af formlen:

Q=S*∆T/R, Hvor

• Q – varmelækage, V;
• S – areal af en bestemt type struktur, kvm. m;
• ∆T – forskel i omgivende og indendørs lufttemperaturer, °C;
• R – termisk modstand af en bestemt type struktur, m²*°C/W.

Det anbefales at tage selve værdien af ​​termisk modstand for rigtige eksisterende materialer fra hjælpetabeller.

Derudover kan den termiske modstand opnås ved hjælp af følgende forhold:

R=d/k, Hvor

• R – termisk modstand, (m²*K)/W;
• k – koefficient for materialets varmeledningsevne, W/(m²*TIL);
• d – tykkelsen af ​​dette materiale, m.

I gamle huse med fugtige tagkonstruktioner opstår varmelækager gennem den øverste del af bygningen, nemlig gennem tag og loft. Udførelse af aktiviteter på loft isolering eller termisk isolering af loftstag løse dette problem.

Hvis du isolerer loftsrum og tag, kan det samlede varmetab fra huset reduceres markant

Der er flere andre former for varmetab i huset gennem revner i konstruktioner, ventilationsanlæg, emhætter og åbne vinduer og døre. Men det giver ingen mening at tage højde for deres volumen, da de ikke udgør mere end 5% af det samlede antal hovedvarmelækager.

Bestemmelse af kedeleffekt

For at opretholde temperaturforskellen mellem miljøet og temperaturen inde i huset kræves et autonomt varmesystem, som opretholder den ønskede temperatur i hvert værelse i et privat hus.

Varmesystemet er baseret på forskellige typer af kedler: flydende eller fast brændsel, elektrisk eller gas.

En kedel er den centrale enhed i et varmesystem, der genererer varme. Det vigtigste kendetegn ved en kedel er dens effekt, nemlig omdannelseshastigheden af ​​mængden af ​​varme pr. tidsenhed.

Efter beregning af varmebelastningen opnår vi den nødvendige nominelle effekt af kedlen.

For en almindelig flerværelseslejlighed beregnes kedeleffekten gennem arealet og specifik effekt:

R_kedel=(S_lokaliteter*R_bestemt)/10, Hvor

• S_lokaliteter - det samlede areal af det opvarmede rum;
• R_bestemt — specifik effekt i forhold til klimatiske forhold.

Men denne formel tager ikke højde for varmetab, som er tilstrækkelige i et privat hus.

Der er et andet forhold, der tager højde for denne parameter:

R_kedel=(Q_tab*S)/100, Hvor

• R_kedel — kedelkraft;
• Q_tab — varmetab;
• S - opvarmet område.

Kedlens designeffekt skal øges. Reserven er nødvendig, hvis du planlægger at bruge kedlen til at opvarme vand til badeværelse og køkken.

I de fleste varmesystemer i private huse anbefales det at bruge en ekspansionsbeholder, hvori kølevæskeforsyningen vil blive opbevaret. Ethvert privat hjem har brug for varmtvandsforsyning

For at sørge for kedeleffektreserven skal sikkerhedsfaktoren K tilføjes til den sidste formel:

R_kedel=(Q_tab*S*K)/100, Hvor

TIL — vil være lig med 1,25, det vil sige, at kedlens designeffekt øges med 25%.

Således gør kedelkraften det muligt at opretholde standardlufttemperaturen i bygningens rum, samt at have en indledende og ekstra volumen varmt vand i huset.

Funktioner ved udvælgelsen af ​​radiatorer

Standardkomponenter til at give varme i et rum er radiatorer, paneler, gulvvarmesystemer, konvektorer mv.De mest almindelige dele af et varmesystem er radiatorer.

Den termiske radiator er en speciel hul modulær struktur lavet af en legering med høj varmeafledning. Den er lavet af stål, aluminium, støbejern, keramik og andre legeringer. Funktionsprincippet for en varmeradiator reduceres til strålingen af ​​energi fra kølevæsken ind i rummet gennem "kronbladene".

En varmeradiator af aluminium og bimetal erstattede massive støbejernsbatterier. Enkel produktion, høj varmeoverførsel, vellykket design og design har gjort dette produkt til et populært og udbredt instrument til udstråling af varme indendørs

Der er flere metoder varmeradiatorberegninger på værelset. Listen over metoder nedenfor er sorteret i rækkefølge efter øget beregningsnøjagtighed.

Beregningsmuligheder:

1. Efter område. N=(S*100)/C, hvor N er antallet af sektioner, S er rummets areal (m²), C - varmeoverførsel af en sektion af radiatoren (W, taget fra passet eller certifikatet for produktet), 100 W - mængden af ​​varmestrøm, der er nødvendig for at opvarme 1 m² (empirisk værdi). Spørgsmålet opstår: hvordan tager man højde for loftets højde i rummet?
2. Efter volumen. N=(S*H*41)/C, hvor N, S, C er ens. H - rumhøjde, 41 W - mængde varmeflow, der kræves for at opvarme 1 m³ (empirisk værdi).
3. Efter odds. N=(100*S*k1*k2*k3*k4*k5*k6*k7)/C, hvor N, S, C og 100 er ens. k1 - under hensyntagen til antallet af kamre i et rum med termoruder, k2 - termisk isolering af vægge, k3 - forholdet mellem vinduesareal og rumareal, k4 - gennemsnitlig temperatur under nul i vinterens koldeste uge, k5 - antal ydre vægge i et rum (som "strækker sig" til gaden), k6 - type værelse over, k7 - loftshøjde.

Dette er den mest nøjagtige mulighed for at beregne antallet af sektioner. Resultatet af brøkberegninger er naturligvis altid afrundet til det næste heltal.

Hydraulisk beregning af vandforsyning

Selvfølgelig kan "billedet" af beregning af varme til opvarmning ikke være komplet uden at beregne sådanne egenskaber som kølevæskens volumen og hastighed. I de fleste tilfælde er kølevæsken almindeligt vand i flydende eller gasformig aggregattilstand.

Det anbefales at beregne den faktiske mængde kølevæske ved at summere alle hulrum i varmesystemet. Når du bruger en enkeltkreds kedel, er dette den bedste mulighed. Ved brug af dobbeltkredsløbskedler i et varmesystem er det nødvendigt at tage hensyn til forbruget af varmt vand til hygiejniske og andre husholdningsformål

Beregning af mængden af ​​vand opvarmet af en dobbeltkreds kedel for at give beboerne varmt vand og opvarme kølevæsken foretages ved at summere varmekredsens indre volumen og brugernes faktiske behov for opvarmet vand.

Mængden af ​​varmt vand i varmesystemet beregnes ved formlen:

W=k*P, Hvor

• W — volumen af ​​kølevæske;
• P — kraft til varmekedel;
• k - effektfaktor (antal liter pr. effektenhed, svarende til 13,5, rækkevidde - 10-15 liter).

Som et resultat ser den endelige formel sådan ud:

B = 13,5*P

Kølevæskehastighed er den endelige dynamiske vurdering af et varmesystem, som karakteriserer væskecirkulationshastigheden i systemet.

Denne værdi hjælper med at evaluere typen og diameteren af ​​rørledningen:

V=(0,86*P*μ)/∆T, Hvor

• P — kedelkraft;
• μ — kedeleffektivitet;
• ∆T - temperaturforskel mellem forsyningsvand og returvand.

Ved at bruge ovenstående metoder hydraulisk beregning, vil det være muligt at opnå reelle parametre, der er "fundamentet" for det fremtidige varmesystem.

Eksempel på termisk beregning

Som eksempel på en termisk beregning har vi et almindeligt 1-plans hus med fire stuer, køkken, badeværelse, "vinterhave" og bryggers.

Fundamentet er lavet af en monolitisk armeret betonplade (20 cm), ydervæggene er beton (25 cm) med gips, taget er lavet af træbjælker, taget er metalfliser og mineraluld (10 cm)

Lad os udpege de indledende parametre for huset, der er nødvendige for beregningerne.

Bygningsdimensioner:

• gulvhøjde - 3 m;
• lille vindue på bygningens for- og bagside 1470*1420 mm;
• stort facadevindue 2080*1420 mm;
• indgangsdøre 2000*900 mm;
• bagdøre (udgang til terrasse) 2000*1400 (700 + 700) mm.

Bygningens samlede bredde er 9,5 m², længde 16 m². Kun stuer (4 enheder), badeværelse og køkken vil blive opvarmet.

For nøjagtigt at beregne varmetab på væggene skal du trække arealet af alle vinduer og døre fra området af ydervæggene - dette er en helt anden type materiale med sin egen termiske modstand

Vi starter med at beregne arealer af homogene materialer:

• etageareal - 152 m²;
• tagareal - 180 m² , under hensyntagen til loftets højde er 1,3 m, og bredden af ​​purlinen er 4 m;
• vinduesareal - 3*1,47*1,42+2,08*1,42=9,22 m²;
• dørareal - 2*0,9+2*2*1,4=7,4 m².

Arealet af ydervæggene vil være 51*3-9,22-7,4=136,38 m².

Lad os gå videre til at beregne varmetab for hvert materiale:

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

Og også Q_væg svarende til 136,38*40*0,25/0,3=4546. Summen af ​​alle varmetab vil være 19628,4 W.

Som et resultat beregner vi kedeleffekten: P_kedel=Q_tab*S_{varme_rum}*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.

Vi beregner antallet af radiatorafsnit for et af rummene. For alle andre er beregningerne ens. For eksempel har et hjørnerum (til venstre, nederste hjørne af diagrammet) et areal på 10,4 m2.

Dette betyder 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.

Dette rum kræver 9 sektioner varmeradiator med en varmeydelse på 180 W.

Lad os gå videre til at beregne mængden af ​​kølevæske i systemet - W=13,5*P=13,5*21=283,5 l. Det betyder, at kølevæskehastigheden bliver: V=(0,86*P*μ)/∆T=(0,86*21000*0,9)/20=812,7 l.

Som følge heraf vil en fuldstændig omsætning af hele mængden af ​​kølevæske i systemet svare til 2,87 gange i timen.

Et udvalg af artikler om termiske beregninger hjælper dig med at bestemme de nøjagtige parametre for varmesystemelementerne:

1. Beregning af varmesystemet i et privat hus: regler og beregningseksempler
2. Termoteknisk beregning af en bygning: specifikationer og formler til udførelse af beregninger + praktiske eksempler

Konklusioner og nyttig video om emnet

En simpel beregning af et varmesystem til et privat hjem er præsenteret i følgende gennemgang:

Alle finesser og generelt accepterede metoder til beregning af varmetabet i en bygning er vist nedenfor:

En anden mulighed for at beregne varmelækager i et typisk privat hus:

Denne video beskriver funktionerne i cirkulationen af ​​energibærere til opvarmning af et hjem:

Termisk beregning af et varmesystem er individuel og skal udføres kompetent og omhyggeligt. Jo mere nøjagtigt beregningerne foretages, jo mindre skal ejerne af et landsted betale for meget under driften.

Har du erfaring med at udføre termiske beregninger af et varmeanlæg? Eller har du stadig spørgsmål om emnet? Del venligst din mening og skriv kommentarer. Feedbackblokken er placeret nedenfor.