Lämmitysjärjestelmän lämpölaskenta: kuinka laskea järjestelmän kuormitus oikein

Lämmitysjärjestelmän suunnittelu ja lämpölaskenta on pakollinen vaihe kodin lämmityksen järjestämisessä.Laskennallisen toiminnan päätehtävänä on määrittää kattilan ja patterijärjestelmän optimaaliset parametrit.

Hyväksy, ensi silmäyksellä saattaa tuntua, että vain insinööri voi suorittaa lämpöteknisiä laskelmia. Kaikki ei kuitenkaan ole niin monimutkaista. Kun tiedät toimintojen algoritmin, pystyt itsenäisesti suorittamaan tarvittavat laskelmat.

Artikkelissa kuvataan yksityiskohtaisesti laskentamenettely ja annetaan kaikki tarvittavat kaavat. Paremman ymmärtämisen vuoksi olemme laatineet esimerkin yksityiskodin lämpölaskelmasta.

Lämmityksen lämpölaskenta: yleinen menettely

Lämmitysjärjestelmän klassinen lämpölaskenta on konsolidoitu tekninen asiakirja, joka sisältää pakolliset vaiheittaiset standardilaskentamenetelmät.

Mutta ennen kuin tutkit näitä pääparametrien laskelmia, sinun on päätettävä itse lämmitysjärjestelmän käsitteestä.

Lämmitysjärjestelmälle on ominaista pakkosyöttö ja lämmön tahaton poisto huoneeseen.

Lämmitysjärjestelmän laskennan ja suunnittelun päätehtävät:

• määrittää luotettavimmin lämpöhäviöt;
• määrittää jäähdytysnesteen määrä ja käyttöolosuhteet;
• Valitse synnytyksen, liikkeen ja lämmönsiirron elementit mahdollisimman tarkasti.

Rakentamisen aikana lämmitysjärjestelmät Aluksi on tarpeen kerätä erilaisia ​​tietoja huoneesta/rakennuksesta, jossa lämmitysjärjestelmää käytetään. Kun olet laskenut järjestelmän lämpöparametrit, analysoi aritmeettisten operaatioiden tulokset.

Saatujen tietojen perusteella valitaan lämmitysjärjestelmän komponentit, jonka jälkeen osto, asennus ja käyttöönotto.

Lämmitys on monikomponenttinen järjestelmä, joka varmistaa huoneen/rakennuksen hyväksytyn lämpötilajärjestelmän.Se on erillinen osa modernin asuintilan viestintäkompleksia

On huomionarvoista, että tällä lämpölaskentamenetelmällä voidaan laskea melko tarkasti suuri määrä määriä, jotka kuvaavat erityisesti tulevaa lämmitysjärjestelmää.

Lämpölaskennan tuloksena on saatavilla seuraavat tiedot:

• lämpöhäviöiden lukumäärä, kattilan teho;
• lämpöpatterien lukumäärä ja tyyppi jokaisessa huoneessa erikseen;
• putkilinjan hydrauliset ominaisuudet;
• tilavuus, jäähdytysnesteen nopeus, lämpöpumpun teho.

Lämpölaskelmat eivät ole teoreettisia luonnoksia, vaan tarkkoja ja järkeviä tuloksia, joita suositellaan käytettäväksi käytännössä lämmitysjärjestelmän komponenttien valinnassa.

Standardit huonelämpötilaolosuhteille

Ennen kuin teet järjestelmän parametrien laskelmia, on vähintään tiedettävä odotettujen tulosten järjestys ja oltava myös joidenkin taulukkoarvojen standardoidut ominaisuudet, jotka on korvattava kaavoilla tai ohjattava niitä. .

Laskemalla parametreja tällaisilla vakioilla voit olla varma järjestelmän halutun dynaamisen tai vakioparametrin luotettavuudesta.

Eri tarkoituksiin käytettäville tiloille on olemassa viitestandardit asuin- ja muiden tilojen lämpötilaolosuhteille. Nämä standardit on kirjattu niin kutsuttuihin GOST-standardeihin

Lämmitysjärjestelmässä yksi näistä globaaleista parametreista on huonelämpötila, jonka on oltava vakio vuodenajasta ja ympäristöolosuhteista riippumatta.

Terveysstandardien ja -sääntöjen mukaan lämpötilassa on eroja vuoden kesä- ja talvikausiin verrattuna.Ilmastointijärjestelmä vastaa huoneen lämpötilasta kesäkaudella, sen laskentaperiaate on kuvattu yksityiskohtaisesti kohdassa Tämä artikkeli.

Mutta talvella huonelämpötilan tarjoaa lämmitysjärjestelmä. Siksi olemme kiinnostuneita talvikauden lämpötila-alueista ja niiden poikkeamatoleransseista.

Useimmat säädösasiakirjat määräävät seuraavat lämpötila-alueet, joiden avulla henkilö voi viipyä mukavasti huoneessa.

Ei-asumiseen tarkoitettuihin toimistotiloihin, joiden pinta-ala on enintään 100 m²:

• 22-24°С - optimaalinen ilman lämpötila;
• 1°С — sallittu vaihtelu.

Toimistotiloihin, joiden pinta-ala on yli 100 m² lämpötila on 21-23 astetta. Muiden kuin asuinrakennusten teollisuustilojen lämpötila-alueet vaihtelevat suuresti huoneen tarkoituksen ja vakiintuneiden työsuojelustandardien mukaan.

Jokaisella on oma mukava huonelämpötilansa. Jotkut ihmiset pitävät siitä, että huoneessa on erittäin lämmintä, toiset tuntevat olonsa mukavaksi, kun huone on viileä - kaikki on varsin yksilöllistä

Mitä tulee asuintiloihin: asuntoihin, omakoteihin, kiinteistöihin jne., on olemassa tiettyjä lämpötila-alueita, joita voidaan säätää asukkaiden toiveiden mukaan.

Ja silti, asunnon ja talon tietyille tiloille meillä on:

• 20-22°С - olohuone, mukaan lukien lastenhuone, toleranssi ±2°С -
• 19-21°С — keittiö, wc, toleranssi ±2°С;
• 24-26°С — kylpyhuone, suihku, uima-allas, toleranssi ±1°С;
• 16-18°С — käytävät, käytävät, portaat, varastotilat, toleranssi +3°C

On tärkeää huomata, että on useita perusparametreja, jotka vaikuttavat huoneen lämpötilaan ja joihin sinun on kiinnitettävä huomiota lämmitysjärjestelmää laskettaessa: kosteus (40-60%), happi- ja hiilidioksidipitoisuus ilmassa ( 250:1), ilman liikenopeusmassa (0,13-0,25 m/s) jne.

Talon lämpöhäviön laskenta

Termodynamiikan toisen lain (koulufysiikan) mukaan ei tapahdu spontaania energian siirtymistä vähemmän kuumista lämmitetyistä mini- tai makro-objekteista. Tämän lain erikoistapaus on "pyrkimys" luoda lämpötilatasapaino kahden termodynaamisen järjestelmän välille.

Esimerkiksi ensimmäinen järjestelmä on ympäristö, jonka lämpötila on -20 °C, toinen järjestelmä on rakennus, jonka sisälämpötila on +20 °C. Yllä olevan lain mukaan nämä kaksi järjestelmää pyrkivät tasapainottamaan energiaa vaihtamalla. Tämä tapahtuu toisen järjestelmän lämpöhäviöiden ja ensimmäisen jäähdytyksen avulla.

Voimme ehdottomasti sanoa, että ympäristön lämpötila riippuu leveysasteesta, jolla omakotitalo sijaitsee. Ja lämpötilaero vaikuttaa rakennuksesta vuotavan lämmön määrään (+)

Lämpöhäviöllä tarkoitetaan lämmön (energian) tahatonta vapautumista jostain esineestä (talosta, asunnosta). Tavallisessa asunnossa tämä prosessi ei ole niin "huomattava" verrattuna yksityiseen taloon, koska asunto sijaitsee rakennuksen sisällä ja "vieressä" muiden asuntojen kanssa.

Omakotitalossa lämpöä karkaa jossain määrin ulkoseinien, lattian, katon, ikkunoiden ja ovien kautta.

Kun tiedät epäsuotuisimpien sääolosuhteiden lämpöhäviön määrän ja näiden olosuhteiden ominaisuudet, on mahdollista laskea lämmitysjärjestelmän teho suurella tarkkuudella.

Joten rakennuksen lämpövuodon määrä lasketaan seuraavalla kaavalla:

Q = Q_lattia+Q_seinään+Q_ikkuna+Q_katto+Q_ovi+…+Q_i, Missä

Qi — homogeenisen rakennuksen vaipan aiheuttaman lämpöhäviön määrä.

Jokainen kaavan komponentti lasketaan kaavalla:

Q=S*∆T/R, Missä

• K – lämpövuoto, V;
• S - tietyn tyyppisen rakenteen pinta-ala, neliömetriä m;
• ∆T – ulko- ja sisäilman lämpötilojen ero, °C;
• R – tietyn tyyppisen rakenteen lämpövastus, m²*°C/W.

On suositeltavaa ottaa todellisten olemassa olevien materiaalien lämpöresistanssin arvo aputaulukoista.

Lisäksi lämpövastus voidaan saada käyttämällä seuraavaa suhdetta:

R=d/k, Missä

• R – lämpövastus, (m²*K)/W;
• k – materiaalin lämmönjohtavuuskerroin, W/(m²*TO);
• d – tämän materiaalin paksuus, m.

Vanhoissa taloissa, joissa on kosteat kattorakenteet, lämpövuodot tapahtuvat rakennuksen yläosan kautta eli katon ja ullakon kautta. Toiminnan toteuttaminen katon eristys tai ullakkokaton lämpöeristys ratkaise Tämä ongelma.

Jos eristät ullakkotilan ja katon, talon kokonaislämpöhäviö voidaan vähentää merkittävästi

Talossa on useita muita lämpöhäviöitä rakenteiden halkeamien, ilmanvaihtojärjestelmien, keittiön liesituulettimien sekä avautuvien ikkunoiden ja ovien kautta. Mutta ei ole järkevää ottaa huomioon niiden määrää, koska ne muodostavat enintään 5% tärkeimpien lämpövuotojen kokonaismäärästä.

Kattilan tehon määritys

Ympäristön ja talon sisälämpötilan välisen lämpötilaeron ylläpitämiseksi tarvitaan autonominen lämmitysjärjestelmä, joka ylläpitää haluttua lämpötilaa jokaisessa omakotitalon huoneessa.

Lämmitysjärjestelmä perustuu erilaisiin kattiloiden tyypit: nestemäinen tai kiinteä polttoaine, sähkö tai kaasu.

Kattila on lämmitysjärjestelmän keskusyksikkö, joka tuottaa lämpöä. Kattilan pääominaisuus on sen teho, nimittäin lämpömäärän muuntonopeus aikayksikköä kohti.

Lämmityskuorman laskemisen jälkeen saamme kattilan vaaditun nimellistehon.

Tavallisessa monihuoneistossa kattilan teho lasketaan alueen ja ominaistehon perusteella:

R_kattila=(S_tiloissa*R_erityisiä)/10, Missä

• S_tiloissa - lämmitetyn huoneen kokonaispinta-ala;
• R_erityisiä — ominaisteho suhteessa ilmasto-olosuhteisiin.

Mutta tämä kaava ei ota huomioon lämpöhäviöitä, jotka ovat riittäviä omakotitalossa.

On toinen suhde, joka ottaa tämän parametrin huomioon:

R_kattila=(Q_tappioita*S)/100, Missä

• R_kattila - kattilan teho;
• K_tappioita - lämpöhäviö;
• S - lämmitetty alue.

Kattilan suunnittelutehoa on lisättävä. Varaus on välttämätön, jos aiot käyttää kattilaa kylpyhuoneen ja keittiön veden lämmittämiseen.

Useimmissa yksityistalojen lämmitysjärjestelmissä on suositeltavaa käyttää paisuntasäiliötä, johon jäähdytysnesteen syöttö varastoidaan. Jokainen omakotitalo tarvitsee kuumaa vettä

Kattilan tehoreservin saamiseksi viimeiseen kaavaan on lisättävä varmuuskerroin K:

R_kattila=(Q_tappioita*S*K)/100, Missä

TO — on yhtä suuri kuin 1,25, eli kattilan suunnittelutehoa lisätään 25%.

Näin ollen kattilan teho mahdollistaa normaalin ilman lämpötilan ylläpitämisen rakennuksen huoneissa sekä alkuperäisen ja lisämäärän kuumaa vettä talossa.

Patterien valinnan ominaisuudet

Vakiokomponentteja huoneen lämmön tuottamiseen ovat patterit, paneelit, lattialämmitysjärjestelmät, konvektorit jne.Lämmitysjärjestelmän yleisimmät osat ovat patterit.

Lämpöpatteri on erityinen ontto modulaarinen rakenne, joka on valmistettu seoksesta, jolla on korkea lämmönpoisto. Se on valmistettu teräksestä, alumiinista, valuraudasta, keramiikasta ja muista seoksista. Lämmityspatterin toimintaperiaate rajoittuu energian säteilyyn jäähdytysnesteestä huoneen tilaan "terälehtien" kautta.

Alumiini- ja bimetallilämmityspatteri korvasi massiiviset valurautaiset akut. Tuotannon yksinkertaisuus, korkea lämmönsiirto, onnistunut suunnittelu ja muotoilu ovat tehneet tästä tuotteesta suositun ja laajalle levinneen instrumentin lämmön säteilemiseen sisätiloissa

Menetelmiä on useita lämmityspatterin laskelmat huoneessa. Alla oleva menetelmäluettelo on lajiteltu laskennan tarkkuuden lisäämiseksi.

Laskentavaihtoehdot:

1. Alueen mukaan. N=(S*100)/C, missä N on osien lukumäärä, S on huoneen pinta-ala (m²), C - jäähdyttimen yhden osan lämmönsiirto (W, otettu tuotteen passista tai todistuksesta), 100 W - lämpövirran määrä, joka tarvitaan lämmittämään 1 m² (empiirinen arvo). Herää kysymys: kuinka ottaa huomioon huoneen katon korkeus?
2. Äänenvoimakkuuden mukaan. N=(S*H*41)/C, jossa N, S, C ovat samanlaisia. H - huoneen korkeus, 41 W - 1 m lämmitykseen tarvittava lämpövirta³ (empiirinen arvo).
3. Kertoimien mukaan. N=(100*S*k1*k2*k3*k4*k5*k6*k7)/C, jossa N, S, C ja 100 ovat samat. k1 - ottaen huomioon kammioiden lukumäärä huoneen kaksoisikkunassa, k2 - seinien lämmöneristys, k3 - ikkunan pinta-alan suhde huonepintaan, k4 - keskimääräinen pakkaslämpötila talven kylmimmällä viikolla, k5 - huoneen ulkoseinien lukumäärä (jotka "ulottuvat" kadulle), k6 - yläpuolella olevan huoneen tyyppi, k7 - katon korkeus.

Tämä on tarkin vaihtoehto osien lukumäärän laskemiseen. Luonnollisesti murto-osien laskutoimitukset pyöristetään aina seuraavaan kokonaislukuun.

Vesihuollon hydraulinen laskenta

Tietenkään "kuva" lämmön laskemisesta lämmitykseen ei voi olla täydellinen ilman sellaisten ominaisuuksien laskemista kuin jäähdytysnesteen tilavuus ja nopeus. Useimmissa tapauksissa jäähdytysneste on tavallista vettä nestemäisessä tai kaasumaisessa aggregaattitilassa.

On suositeltavaa laskea todellinen jäähdytysnesteen tilavuus laskemalla yhteen kaikki lämmitysjärjestelmän ontelot. Yksipiiristä kattilaa käytettäessä tämä on paras vaihtoehto. Käytettäessä kaksipiirisiä kattiloita lämmitysjärjestelmässä on tarpeen ottaa huomioon kuuman veden kulutus hygieenisiin ja muihin kotitaloustarkoituksiin

Kaksipiirisellä kattilalla lämmitetyn vesimäärän laskeminen asukkaiden kuuman veden tuottamiseksi ja jäähdytysnesteen lämmittämiseksi tehdään laskemalla yhteen lämmityspiirin sisätilavuus ja käyttäjien todelliset lämmitetyn veden tarpeet.

Lämmitysjärjestelmän kuuman veden määrä lasketaan kaavalla:

W=k*P, Missä

• W - jäähdytysnesteen määrä;
• P — lämmityskattilan teho;
• k - tehokerroin (litramäärä tehoyksikköä kohti, yhtä suuri kuin 13,5, alue - 10-15 litraa).

Lopputuloksena lopullinen kaava näyttää tältä:

L = 13,5*P

Jäähdytysnesteen nopeus on lämmitysjärjestelmän lopullinen dynaaminen arvio, joka kuvaa nesteen kiertonopeutta järjestelmässä.

Tämä arvo auttaa arvioimaan putkilinjan tyypin ja halkaisijan:

V=(0,86*P*μ)/∆T, Missä

• P - kattilan teho;
• μ — kattilan hyötysuhde;
• ∆T - menoveden ja paluuveden lämpötilaero.

Käyttämällä yllä olevia menetelmiä hydraulinen laskelma, on mahdollista saada todellisia parametreja, jotka ovat tulevan lämmitysjärjestelmän "perusta".

Esimerkki lämpölaskelmasta

Esimerkkinä lämpölaskelmasta meillä on tavallinen 1-kerroksinen talo, jossa on neljä olohuonetta, keittiö, kylpyhuone, "talvipuutarha" ja kodinhoitohuoneet.

Perustus on monoliittinen teräsbetonilaatta (20 cm), ulkoseinät betoni (25 cm) kipsilevyllä, katto puupalkkeja, katto metallitiiliä ja mineraalivillaa (10 cm)

Nimetään laskelmiin tarvittavat talon alkuperäiset parametrit.

Rakennuksen mitat:

• lattian korkeus - 3 m;
• pieni ikkuna rakennuksen edessä ja takana 1470*1420 mm;
• suuri julkisivuikkuna 2080*1420 mm;
• ulko-ovet 2000*900 mm;
• takaovet (uloskäynti terassille) 2000*1400 (700 + 700) mm.

Rakennuksen kokonaisleveys on 9,5 m², pituus 16 m². Vain olohuoneet (4 kpl), kylpyhuone ja keittiö lämmitetään.

Seinien lämpöhäviön laskemiseksi tarkasti sinun on vähennettävä kaikkien ikkunoiden ja ovien pinta-ala ulkoseinien pinta-alasta - tämä on täysin erilainen materiaali, jolla on oma lämpövastus

Aloitamme laskemalla homogeenisten materiaalien pinta-alat:

• kerrosala - 152 m²;
• kattopinta-ala - 180 m² , ottaen huomioon ullakon korkeus on 1,3 m ja orren leveys 4 m;
• ikkunan pinta-ala - 3*1,47*1,42+2,08*1,42=9,22 m²;
• oven pinta-ala - 2*0,9+2*2*1,4=7,4 m².

Ulkoseinien pinta-ala on 51*3-9,22-7,4=136,38 m².

Jatketaan lämpöhäviön laskemista kullekin materiaalille:

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

Ja myös Q_seinään vastaa 136,38*40*0,25/0,3=4546. Kaikkien lämpöhäviöiden summa on 19628,4 W.

Tuloksena laskemme kattilan tehon: P_kattila=Q_tappioita*S_{lämmityshuoneet}*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.

Laskemme patteriosien lukumäärän yhdelle huoneesta. Kaikille muille laskelmat ovat samanlaiset. Esimerkiksi kulmahuoneen (kaavion vasemmassa alakulmassa) ala on 10,4 m2.

Tämä tarkoittaa 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.

Tämä huone vaatii 9 osaa lämmityspatteria, jonka lämpöteho on 180 W.

Siirrytään järjestelmän jäähdytysnesteen määrän laskemiseen - W=13,5*P=13,5*21=283,5 l. Tämä tarkoittaa, että jäähdytysnesteen nopeus on: V=(0.86*P*μ)/∆T=(0.86*21000*0.9)/20=812.7 l.

Tämän seurauksena järjestelmän koko jäähdytysnesteen tilavuuden täydellinen kierto on 2,87 kertaa tunnissa.

Valikoima lämpölaskelmia käsitteleviä artikkeleita auttaa sinua määrittämään lämmitysjärjestelmän elementtien tarkat parametrit:

1. Omakotitalon lämmitysjärjestelmän laskenta: säännöt ja laskentaesimerkit
2. Rakennuksen lämpötekninen laskenta: laskelmien spesifikaatiot ja kaavat + käytännön esimerkkejä

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Yksinkertainen laskenta yksityiskodin lämmitysjärjestelmästä on esitetty seuraavassa katsauksessa:

Alla on esitetty kaikki hienovaraisuudet ja yleisesti hyväksytyt menetelmät rakennuksen lämpöhäviön laskemiseksi:

Toinen vaihtoehto lämpövuotojen laskemiseen tyypillisessä omakotitalossa:

Tässä videossa kuvataan kodin lämmittämiseen tarkoitettujen energiansiirtoaineiden kierron ominaisuuksia:

Lämmitysjärjestelmän lämpölaskenta on luonteeltaan yksilöllistä, ja se on suoritettava asiantuntevasti ja huolellisesti. Mitä tarkemmin laskelmat tehdään, sitä vähemmän maalaistalon omistajien on maksettava liikaa käytön aikana.

Onko sinulla kokemusta lämmitysjärjestelmän lämpölaskelmien tekemisestä? Tai onko sinulla vielä kysyttävää aiheesta? Ole hyvä ja jaa mielipiteesi ja jätä kommentteja. Palautelohko sijaitsee alla.