Veden lämmityksen laskenta: kaavat, säännöt, toteutusesimerkit

Veden käyttö jäähdytysnesteenä lämmitysjärjestelmässä on yksi suosituimmista vaihtoehdoista lämmittää kotisi kylmänä vuodenaikana.Sinun tarvitsee vain suunnitella ja asentaa järjestelmä oikein. Muuten lämmitys on tehotonta korkeilla polttoainekustannuksilla, mikä on äärimmäisen mielenkiintoista nykyenergian hinnoilla.

Veden lämmitystä (jäljempänä WHE) on mahdotonta laskea itsenäisesti ilman erikoisohjelmia, koska laskelmissa käytetään monimutkaisia ​​lausekkeita, joiden arvoja ei voida määrittää tavanomaisella laskimella. Tässä artikkelissa analysoimme yksityiskohtaisesti laskelmien suorittamisalgoritmia, esittelemme käytetyt kaavat ja tarkastelemme laskelmien edistymistä tietyn esimerkin avulla.

Täydennämme esitettyä materiaalia taulukoilla arvoilla ja viiteindikaattoreilla, joita tarvitaan laskelmia suoritettaessa, temaattisilla valokuvilla ja videolla, joka osoittaa selkeän esimerkin laskelmista ohjelman avulla.

Asuntorakenteen lämpötaseen laskenta

Lämmityslaitteiston toteuttamiseksi, jossa vesi on kiertoaineena, on ensin tehtävä täsmällinen hydrauliset laskelmat.

Lämmitystyyppisiä järjestelmiä kehitettäessä ja toteutettaessa on tarpeen tietää lämpötase (jäljempänä TB).Kun tiedät lämpötehon huoneen lämpötilan ylläpitämiseksi, voit valita oikeat laitteet ja jakaa sen kuorman oikein.

Talvella huone kärsii tiettyjä lämpöhäviöitä (jäljempänä HL). Suurin osa energiasta poistuu sulkuelementtien ja tuuletusaukkojen kautta. Pienet kustannukset aiheutuvat tunkeutumisesta, esineiden lämmittämisestä jne.

TP-arvot riippuvat kerroksista, jotka muodostavat ympäröivät rakenteet (jäljempänä OK). Nykyaikaiset rakennusmateriaalit, erityisesti eristemateriaalit, ovat alhaiset lämmönjohtavuuskerroin (jäljempänä CT), minkä vuoksi niiden kautta häviää vähemmän lämpöä. Saman alueen taloissa, joilla on erilaiset OK-rakenteet, lämpökustannukset vaihtelevat.

TP:n määrittämisen lisäksi on tärkeää laskea kodin TB. Indikaattori ei huomioi vain huoneesta poistuvan energian määrää, vaan myös talon tiettyjen lämpötilatasojen ylläpitämiseen tarvittavan tehon.

Tarkimmat tulokset saadaan rakentajille kehitetyillä erikoisohjelmilla. Niiden ansiosta on mahdollista ottaa huomioon enemmän TP:hen vaikuttavia tekijöitä.

Suurin määrä lämpöä poistuu huoneesta seinien, lattian, katon kautta, vähiten - ovien, ikkuna-aukkojen kautta

Suurella tarkkuudella voit laskea kodin TP:n kaavoilla.

Talon kokonaislämmityskustannukset lasketaan kaavalla:

Q = Q_okei +Q_v,

Missä K_okei - huoneesta OK:n kautta lähtevän lämmön määrä; K_v — lämmön ilmanvaihtokustannukset.

Ilmanvaihtohäviöt huomioidaan, jos huoneeseen tulevan ilman lämpötila on alhaisempi.

Laskelmissa otetaan yleensä huomioon OK:t, kun toinen puoli on kadulle päin. Nämä ovat ulkoseinät, lattia, katto, ovet ja ikkunat.

Yleinen TP Q_okei yhtä suuri kuin kunkin OK:n TP:n summa, eli:

K_okei = ∑Q_st +∑Q_okn +∑Q_dv +∑Q_ptl +∑Q_pl,

Missä:

• K_st — seinien TP-arvo;
• K_okn — TP-ikkunat;
• K_dv — TP-ovet;
  
• K_ptl — katto TP;
  
• K_pl - TP kerros.

Jos lattialla tai katolla on erilainen rakenne koko alueella, TP lasketaan jokaiselle osalle erikseen.

Lämpöhäviön laskenta OK:lla

Laskelmia varten tarvitset seuraavat tiedot:

• seinien rakenne, käytetyt materiaalit, niiden paksuus, CT;
• ulkolämpötila äärimmäisen kylmän viiden päivän talven aikana kaupungissa;
• alue OK;
• suunta OK;
• suositeltu lämpötila kotona talvella.

TC:n laskemiseksi sinun on löydettävä kokonaislämpövastus R_OK. Tätä varten sinun on selvitettävä lämpövastus R₁, R₂, R₃, …, R_n jokainen kerros on kunnossa.

R-tekijä_n lasketaan kaavalla:

Rn = B/k,

Kaavassa: B — kerrospaksuus OK mm, k — Jokaisen kerroksen CT-skannaus.

Kokonais-R voidaan määrittää lausekkeella:

R = ∑R_n

Ovien ja ikkunoiden valmistajat ilmoittavat R-kertoimen yleensä tuoteselosteessa, joten sitä ei tarvitse laskea erikseen.

Ikkunoiden lämpövastusta ei voida laskea, koska tekniset tiedot sisältävät jo tarvittavat tiedot, mikä yksinkertaistaa lämpövastuksen laskemista

Yleinen kaava TP:n laskemiseksi OK:n kautta on seuraava:

K_okei = ∑S × (t_vnt -t_nar) × R × l,

Ilmaisussa:

• S - alue OK, m²;
• t_vnt - haluttu huonelämpötila;
• t_nar - ulkoilman lämpötila;
• R — vastuskerroin laskettuna erikseen tai otettuna tuoteselosteesta;
• l — selkeytyskerroin, joka ottaa huomioon seinien suunnan suhteessa pääpisteisiin.

TB:n laskeminen antaa sinun valita tarvittavan tehon laitteet, mikä eliminoi lämmön puutteen tai ylimäärän mahdollisuuden. Lämpöenergian alijäämä kompensoidaan lisäämällä ilmavirtaa ilmanvaihdon kautta, ylijäämä - asentamalla lisälämmityslaitteita.

Ilmanvaihdon lämpökustannukset

Yleinen kaava TP-ilmanvaihdon laskemiseksi on seuraava:

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

Lausekkeessa muuttujilla on seuraava merkitys:

• L_n — tulevan ilman kulutus;
• s_vnt — ilman tiheys tietyssä huoneen lämpötilassa;
• c — ilman lämpökapasiteetti;
• t_vnt - talon lämpötila;
• t_nar - ulkoilman lämpötila.

Jos rakennukseen on asennettu ilmanvaihto, parametri L_n otettu laitteen teknisistä tiedoista. Jos ilmanvaihtoa ei ole, otetaan vakiokohtainen ilmanvaihtonopeus 3 m.³ kello yhdeltä.

Tämän perusteella L_n lasketaan kaavalla:

L_n = 3 × S_pl,

Ilmaisussa S_pl - kerrosala.

Kaikista lämpöhäviöistä 2 % johtuu tunkeutumisesta, 18 % ilmanvaihdosta. Jos huone on varustettu ilmanvaihtojärjestelmällä, laskelmissa otetaan huomioon TP ilmanvaihdon kautta, mutta ei tunkeutumista

Seuraavaksi sinun on laskettava ilman tiheys p_vnt tietyssä huoneenlämpötilassa t_vnt.

Tämä voidaan tehdä käyttämällä kaavaa:

s_vnt = 353/(273+t_vnt),

Ominaislämpökapasiteetti c = 1,0005.

Jos ilmanvaihto tai tunkeutuminen on järjestämätöntä tai seinissä on halkeamia tai reikiä, TP:n laskenta reikien läpi tulisi uskoa erityisohjelmiin.

Toisessa artikkelissamme kerroimme yksityiskohtaisesti esimerkki lämpötekniikan laskennasta rakennukset erityisillä esimerkeillä ja kaavoilla.

Esimerkki lämpötasapainolaskelmasta

Ajatellaanpa taloa, joka on 2,5 m korkea, 6 m leveä ja 8 m pitkä, joka sijaitsee Okhan kaupungissa Sahalinin alueella, jossa äärimmäisen kylmänä 5 päivän päivänä lämpömittari laskee -29 asteeseen.

Mittauksen tuloksena maaperän lämpötilaksi määritettiin +5. Suositeltava lämpötila rakenteen sisällä on +21 astetta.

Kätevin tapa piirtää talokaavio on paperille, joka osoittaa paitsi rakennuksen pituuden, leveyden ja korkeuden, myös suunnan suhteessa pääpisteisiin sekä ikkunoiden ja ovien sijainnin ja mitat.

Kyseisen talon seinät koostuvat:

• muurauksen paksuus B=0,51 m, CT k=0,64;
• mineraalivilla B = 0,05 m, k = 0,05;
• vastakkain B = 0,09 m, k = 0,26.

K:tä määritettäessä on parempi käyttää valmistajan verkkosivuilla olevia taulukoita tai etsiä tietoja tuoteselosteesta.

Lämmönjohtavuuden tuntemalla voit valita lämmöneristyksen kannalta tehokkaimmat materiaalit. Yllä olevan taulukon perusteella rakentamisessa on suositeltavaa käyttää mineraalivillalevyjä ja polystyreenivaahtoa.

Lattia koostuu seuraavista kerroksista:

• OSB-levyt B=0,1 m, k=0,13;
• mineraalivilla B = 0,05 m, k = 0,047;
• sementtitasotteet B=0,05 m, k=0,58;
• paisutettu polystyreeni B = 0,06 m, k = 0,043.

Talossa ei ole kellaria, ja lattia on rakenteeltaan sama koko alueella.

Katto koostuu kerroksista:

• kipsilevyt B=0,025 m, k= 0,21;
• eristys B = 0,05 m, k = 0,14;
• katto B=0,05 m, k=0,043.

Talossa on vain 6 kaksikammioista ikkunaa, joissa on I-lasi ja argon. Tuotteen teknisestä tiedotteesta tiedetään, että R=0,7. Ikkunoiden mitat ovat 1,1 x 1,4 m.

Ovien mitat ovat 1x2,2 m, R = 0,36.

Vaihe 1 - seinän lämpöhäviön laskeminen

Koko alueen seinät koostuvat kolmesta kerroksesta. Ensin lasketaan niiden kokonaislämpövastus.

Miksi käyttää kaavaa:

R = ∑R_n,

ja ilmaisu:

R_n = B/k

Alkutiedot huomioon ottaen saamme:

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

Kun olet löytänyt R:n, voit alkaa laskea pohjoisen, eteläisen, itäisen ja läntisen seinän TP:tä.

Lisäkertoimet ottavat huomioon seinien sijainnin erityispiirteet suhteessa kardinaalisiin suuntiin. Yleensä pohjoisosassa kylmällä säällä muodostuu "tuuliruusu", jonka seurauksena TP tällä puolella on korkeampi kuin muilla

Lasketaan pohjoisen seinän pinta-ala:

S_sev.sten = 8 × 2.5 = 20

Sitten korvaaminen kaavaan K_okei = ∑S × (t_vnt -t_nar) × R × l ja kun otetaan huomioon, että l=1.1, saamme:

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

Eteläseinän alue S_yuch.st = S_sev.st = 20.

Seinässä ei ole sisäänrakennettuja ikkunoita tai ovia, joten kerroin l=1 huomioon ottaen saadaan seuraava TP:

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

Länsi- ja itäseinillä kerroin on l=1,05. Siksi voit löytää näiden seinien kokonaisalan, joka on:

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

Seiniin on rakennettu 6 ikkunaa ja yksi ovi. Lasketaan ikkunoiden ja S-ovien kokonaispinta-ala:

S_okn = 1.1 × 1.4 × 6 = 9.24

S_dv = 1 × 2.2 = 2.2

Määrittelemme S seinät ottamatta huomioon S-ikkunoita ja ovia:

S_vost+zap = 30 — 9.24 — 2.2 = 18.56

Lasketaan itä- ja länsiseinien kokonaisTP:

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

Saatuaan tulokset lasketaan seinien läpi karkaavan lämmön määrä:

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

Yhteensä seinien kokonaisteho on 6 kW.

Vaihe 2 - ikkunoiden ja ovien TP:n laskeminen

Ikkunat sijaitsevat itä- ja länsiseinillä, joten laskennassa kerroin on l=1,05. Tiedetään, että kaikkien rakenteiden rakenne on sama ja R = 0,7.

Yllä annettuja aluearvoja käyttämällä saamme:

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

Kun tiedämme, että oville R=0,36 ja S=2,2, määritämme niiden TP:n:

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

Tuloksena 340 W lämpöä tulee ulos ikkunoista ja 42 W ovista.

Vaihe 3 - lattian ja katon TP:n määrittäminen

Ilmeisesti katon ja lattian pinta-ala on sama, ja se lasketaan seuraavasti:

S_pol = S_ptl = 6 × 8 = 48

Lasketaan lattian kokonaislämpövastus ottaen huomioon sen rakenne.

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

Tietäen, että maan lämpötila t_nar=+5 ja kertoimen l=1 huomioon ottaen lasketaan lattian Q:

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

Pyöristämällä saadaan, että lattialämpöhäviö on noin 3 kW.

TP-laskelmissa on otettava huomioon kerrokset, jotka vaikuttavat lämmöneristykseen, esimerkiksi betoni, levyt, tiilet, eristys jne.

Määritetään katon R lämpövastus_ptl ja hänen Q:

• 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

Tästä seuraa, että katon ja lattian läpi menee lähes 6 kW.

Vaihe 4 - ilmanvaihdon TP:n laskeminen

Huoneen ilmanvaihto järjestetään ja lasketaan kaavalla:

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

Teknisten ominaisuuksien perusteella ominaislämmönsiirto on 3 kuutiometriä tunnissa, eli:

L_n = 3 × 48 = 144.

Tiheyden laskemiseen käytämme kaavaa:

s_vnt = 353/(273+t_vnt).

Arvioitu huonelämpötila on +21 astetta.

Ilmanvaihdon TP:tä ei lasketa, jos järjestelmä on varustettu ilmalämmityslaitteella

Kun tunnetut arvot korvataan, saadaan:

s_vnt = 353/(273+21) = 1.2

Korvataan tuloksena saadut luvut yllä olevaan kaavaan:

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

Kun otetaan huomioon ilmanvaihdon TP, rakennuksen kokonais-Q on:

Q = 7000 + 6000 + 3000 = 16000.

Muunnettaessa kW:ksi saadaan kokonaislämpöhäviö 16 kW.

SVO:n laskennan ominaisuudet

Kun TP-ilmaisin on löydetty, he jatkavat hydraulista laskelmaa (jäljempänä GR).

Sen perusteella saadaan tietoa seuraavista indikaattoreista:

• putkien optimaalinen halkaisija, joka painehäviöiden aikana pystyy läpäisemään tietyn määrän jäähdytysnestettä;
• jäähdytysnesteen virtaus tietyllä alueella;
• veden liikenopeus;
• resistiivisyyden arvo.

Ennen laskelmien aloittamista, laskelmien yksinkertaistamiseksi, piirrä järjestelmästä tilakaavio, johon kaikki sen elementit on järjestetty rinnakkain.

Kaaviossa näkyy lämmitysjärjestelmä yläjohdoilla, jäähdytysnesteen liike on umpikuja

Tarkastellaan veden lämmityslaskennan päävaiheita.

Pääkiertorenkaan GR

GR:n laskentamenetelmä perustuu oletukseen, että lämpötilaerot ovat samat kaikissa nousujoissa ja haaroissa.

Laskenta-algoritmi on seuraava:

1. Esitetyssä kaaviossa lämpöhäviö huomioiden sovelletaan lämmityslaitteisiin ja nousuputkiin vaikuttavia lämpökuormia.
2. Kaavion perusteella valitaan pääkiertorengas (jäljempänä MCC). Tämän renkaan erikoisuus on, että siinä kiertopaine renkaan pituusyksikköä kohti saa pienimmän arvon.
3. FCC on jaettu osiin, joilla on jatkuva lämmönkulutus. Ilmoita kunkin osan numero, lämpökuorma, halkaisija ja pituus.

Yksiputkityyppisessä pystysuorassa järjestelmässä rengas, jonka läpi eniten kuormitettu nousuputki kulkee umpikujan tai siihen liittyvän veden liikkumisen aikana verkkoa pitkin, otetaan pääkiertopiiriksi.Puhuimme yksityiskohtaisemmin kiertorenkaiden yhdistämisestä yksiputkijärjestelmään ja päärenkaan valitsemisesta seuraavassa artikkelissa. Kiinnitimme erityistä huomiota laskelmien järjestykseen käyttämällä erityistä esimerkkiä selvyyden vuoksi.

Pystysuuntaisissa kaksiputkijärjestelmissä pääkiertoneste kulkee alemman lämmityslaitteen läpi, jolla on suurin kuormitus umpikujan tai siihen liittyvän veden liikkeen aikana

Vaakasuuntaisessa yksiputkijärjestelmässä pääkiertopiirissä tulee olla alhaisin kiertopaine ja renkaan yksikköpituus. Järjestelmille, joissa luonnollinen verenkierto tilanne on samanlainen.

Yksiputkityyppisen pystysuoran järjestelmän nousuputkia kehitettäessä läpivirtaus, virtaussäädetyt nousuputket, jotka sisältävät yhtenäisiä komponentteja, katsotaan yhtenä piirinä. Sulkuosilla varustettujen nousuputkien erotus suoritetaan ottaen huomioon veden jakautuminen kunkin instrumenttiyksikön putkistossa.

Tietyn alueen vedenkulutus lasketaan kaavalla:

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

Lausekkeessa aakkosmerkit saavat seuraavat merkitykset:

• K_kont — piirin lämpökuorma;
• β_1, β₂ — lisätaulukkokertoimet, joissa otetaan huomioon lämmönsiirto huoneessa;
• c — veden lämpökapasiteetti on 4,187;
• t_r — veden lämpötila syöttöjohdossa;
• t₀ — veden lämpötila paluujohdossa.

Veden halkaisijan ja määrän määrittämisen jälkeen on tarpeen selvittää sen liikkeen nopeus ja ominaisvastuksen R arvo. Kaikki laskelmat suoritetaan kätevimmin erityisohjelmilla.

GR toissijainen kiertorengas

Päärenkaan GR:n jälkeen määritetään sen lähimpien nousuputkien kautta muodostuneen pienen kiertorenkaan paine ottaen huomioon, että painehäviöt voivat poiketa enintään 15 % umpikujassa ja enintään 5 % umpikujassa. ohimenevä piiri.

Jos painehäviötä ei voida korreloida, asenna kaasuläpän aluslevy, jonka halkaisija lasketaan ohjelmistomenetelmillä.

Jäähdyttimen akkujen laskenta

Palataan yllä olevaan talosuunnitelmaan. Laskelmien avulla paljastettiin, että lämpötasapainon ylläpitämiseen tarvitaan 16 kW energiaa. Kyseisessä talossa on 6 huonetta eri tarkoituksiin - olohuone, kylpyhuone, keittiö, makuuhuone, käytävä ja eteinen.

Rakenteen mittojen perusteella voit laskea tilavuuden V:

V=6×8×2,5=120 m³

Seuraavaksi sinun on löydettävä lämpötehon määrä per m³. Tätä varten Q on jaettava löydetyllä tilavuudella, joka on:

P=16000/120=133 W/m³

Seuraavaksi sinun on määritettävä, kuinka paljon lämmitystehoa tarvitaan yhdelle huoneelle. Kaaviossa jokaisen huoneen pinta-ala on jo laskettu.

Määritetään äänenvoimakkuus:

• kylpyhuone – 4.19×2.5=10.47;
• olohuone – 13.83×2.5=34.58;
• keittiö – 9.43×2.5=23.58;
• makuuhuone – 10.33×2.5=25.83;
• käytävällä – 4.10×2.5=10.25;
• käytävällä – 5.8×2.5=14.5.

Laskelmissa on myös otettava huomioon huoneet, joissa ei ole lämmityspattereita, esimerkiksi käytävä.

Käytävä lämmitetään passiivisesti, siihen virtaa lämpöä lämpöilman kierron takia ihmisten liikkuessa, oviaukkojen läpi jne.

Määritetään tarvittava lämpömäärä jokaiselle huoneelle kertomalla huoneen tilavuus R-indeksillä.

Otetaan tarvittava teho:

• kylpyhuoneeseen — 10,47 × 133 = 1392 W;
• olohuoneeseen — 34,58 × 133 = 4599 W;
• keittiöön — 23,58 × 133 = 3136 W;
• makuuhuoneeseen — 25,83 × 133 = 3435 W;
• käytävää varten — 10,25 × 133 = 1363 W;
• käytävää varten - 14,5 × 133 = 1889 W.

Aloitetaan jäähdyttimen akkujen laskeminen. Käytämme alumiinipattereita, joiden korkeus on 60 cm, teho lämpötilassa 70 on 150 W.

Lasketaan tarvittava määrä jäähdyttimen akkuja:

• kylpyhuone — 1392/150=10;
• olohuone — 4599/150=31;
• keittiö — 3136/150=21;
• makuuhuone — 3435/150=23;
• käytävällä — 1889/150=13.

Tarvitaan yhteensä: 10+31+21+23+13=98 jäähdyttimen paristoa.

Verkkosivustollamme on myös muita artikkeleita, joissa tutkimme yksityiskohtaisesti lämmitysjärjestelmän lämpölaskelmien suorittamismenettelyä, patterien ja lämmitysputkien tehon vaiheittaisia ​​laskelmia. Ja jos järjestelmäsi vaatii lämmitetyt lattiat, sinun on suoritettava lisälaskelmia.

Kaikkia näitä kysymyksiä käsitellään tarkemmin seuraavissa artikkeleissamme:

• Lämmitysjärjestelmän lämpölaskenta: kuinka laskea järjestelmän kuormitus oikein
• Lämmityspatterien laskenta: kuinka laskea tarvittava paristojen määrä ja teho
• Putken tilavuuden laskenta: laskennan periaatteet ja säännöt laskelmien tekemiseksi litroissa ja kuutiometreissä
• Kuinka laskea lämmitetty lattia käyttämällä esimerkkinä vesijärjestelmää
• Putkien laskenta lämmitetyille lattioille: putkityypit, menetelmät ja asennusvaihe + virtausnopeuden laskenta

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Videossa näet esimerkin vedenlämmityksen laskemisesta, joka suoritetaan Valtec-ohjelmalla:

Hydrauliset laskelmat suoritetaan parhaiten erityisillä ohjelmilla, jotka takaavat laskelmien suuren tarkkuuden ja ottavat huomioon kaikki suunnittelun vivahteet.

Oletko erikoistunut laskemaan lämmitysjärjestelmiä, joissa käytetään vettä jäähdytysnesteenä ja haluat täydentää artikkeliamme hyödyllisillä kaavoilla ja jakaa ammattisalaisuuksia?

Tai ehkä haluat keskittyä lisälaskelmiin tai huomauttaa laskelmiemme epätarkkuuksista? Kirjoita kommenttisi ja suosituksesi artikkelin alla olevaan lohkoon.