Varmelast på varme og andre designparametre: metoder og

Emnet i denne artikkelen er bestemmelsen av varmelasten på oppvarming og andre parametere som må beregnes for et autonomt varmesystem. Materialet er hovedsakelig fokusert på eiere av private hus, langt fra varmekonstruksjon og trenger de enkleste formler og algoritmer.

Så gå.

Redundans og nøyaktig beregning

Fra begynnelsen er det nødvendig å spesifisere en undersøkelse av beregninger: Absolutt nøyaktige verdier av varmetap gjennom gulv, tak og vegger, som varmesystemet må kompensere, er nesten umulig å regne ut. Du kan bare snakke om en viss grad av pålitelighet av estimatene.

Årsaken er at for mange faktorer påvirker varmetapet:

• Termisk motstand av hovedvegger og alle lag av etterbehandlingsmaterialer.
• Tilstedeværelse eller fravær av kalde broer.
• Vind rose og plasseringen av huset på terrenget.
• Arbeidet med ventilasjon (som igjen avhenger av vindstyrken og retningen).
• Insolation grad av vinduer og vegger.

Det er noen gode nyheter. Nesten alle moderne varmekedler og distribuerte varmesystemer (oppvarmede gulv, elektriske og gass konvektorer, etc.) leveres med termostater som måler varmeeffekten avhengig av romtemperaturen.

På den praktiske siden betyr dette at overskytende varmeeffekt bare påvirker oppvarmingsmodusen. For eksempel vil 5 kWh varme ikke gis i en times kontinuerlig drift med en effekt på 5 kW, men i 50 minutters drift med en effekt på 6 kW. De neste 10 minuttene holder kjelen eller annen oppvarmingsanordning i standby-modus uten å bruke strøm eller energi.

Derfor: når det gjelder beregning av varmetallet, er vår oppgave å bestemme den minste tillatte verdien.

Det eneste unntaket til den generelle regelen er knyttet til driften av klassiske brennstoffkjeler, og skyldes at reduksjonen i varmeeffekten er forbundet med en alvorlig reduksjon i effektiviteten på grunn av ufullstendig forbrenning av drivstoff. Problemet løses ved å installere en varmeakkumulator i kretsen og smøre varmeinnretningene med termiske hoder.

Etter oppvarming kjører kjelen med full effekt og med maksimal effektivitet til fullstendig brenning av kull eller brensel; da blir den akkumulerte varmeakkumulatoren forbruket brukt til å opprettholde den optimale temperaturen i rommet.

De fleste av de andre parametrene som må beregnes, tillater også en viss redundans. Men om dette - i de relevante delene av artikkelen.

Liste over parametere

Så hva skal vi faktisk vurdere?

• Den totale termiske belastningen på oppvarming av huset. Den tilsvarer minstekravene til kjeleffekten eller apparatets totale effekt i det distribuerte varmesystemet.
• Behovet for varme i et eget rom.
• Antall seksjoner av seksjonens radiator og størrelsen på registeret svarer til en viss verdi av varmeutgang.

Merk: For ferdige varmeovner (konvektorer, tallerkener, etc.) angir produsentene vanligvis den totale varmeeffekten i vedlagte dokumentasjon.

• Diameteren på rørledningen, i stand til å oppvarme vann for å gi den nødvendige varmestrømmen.
• Parametre i sirkulasjonspumpen, som driver kjølevæsken i kretsen med de angitte parametrene.
• Størrelsen på ekspansjonstanken for å kompensere for termisk ekspansjon av kjølevæsken.

La oss gå til formlene.

Varmelast

En av de viktigste faktorene som påvirker verdien er graden av husisolasjon. SNiP 23-02-2003, regulerer termisk beskyttelse av bygninger, normaliserer denne faktoren, og danner de anbefalte verdiene for termisk motstand av de innelukkende strukturer for hver region i landet.

Vi skal gi to måter å utføre beregninger på: for bygninger som overholder SNiP 23-02-2003, og for hus med ikke-standardisert termisk motstand.

Normalisert termisk motstand

Instruksjoner for beregning av varmeeffekten i dette tilfellet ser slik ut:

• 60 watt pr 1 m3 full (inkludert vegger) volum av huset er tatt som grunnverdien.
• For hver av vinduene blir dessuten 100 watt varme tilført til denne verdien.. For hver dør som fører til gaten - 200 watt.

• En ytterligere faktor brukes til å kompensere for tap som øker i kalde områder.

La oss eksempelvis utføre en beregning for et hus som måler 12 * 12 * 6 meter med tolv vinduer og to dører til gaten som ligger i Sevastopol (gjennomsnittlig januar temperatur er + 3C).

1. Det oppvarmede volumet er 12 * 12 * 6 = 864 kubikkmeter.
2. Basen varmeutgang er 864 * 60 = 51.840 watt.
3. Vinduer og dører vil øke det litt: 51840+ (12 * 100) + (2 * 200) = 53440.
4. Det eksepsjonelt milde klimaet, på grunn av nærhet til sjøen, vil tvinge oss til å bruke en regional koeffisient på 0,7. 53440 * 0,7 = 37408 watt. Det er på denne verdien, og du kan navigere.

Unormalisert termisk motstand

Hva skal jeg gjøre hvis kvaliteten på hjemmeisolasjon er merkbart bedre eller verre enn anbefalt? I dette tilfellet, for å estimere varmetallet, kan du bruke formelen for skjemaet Q = V * Dt * K / 860.

I det:

• Q - elsket varmeeffekt i kilowatt.
• V - oppvarmet volum i kubikkmeter.
• Dt er temperaturforskjellen mellom gaten og huset. Vanligvis tas et delta mellom anbefalt SNiP-verdi for innendørs bruk (+18 - + 22С) og gjennomsnittlig minimumstemperatur på gaten i den kaldeste måneden de siste årene.

For å klargjøre: å stole på absolutt minimum, i prinsippet, mer korrekt; Dette vil imidlertid bety for store kostnader for kjele- og oppvarmingsanordninger, hvor hele kapasiteten vil være etterspurt bare noen få år. Prisen på en liten undervurdering av de beregnede parametrene er en viss nedgang i temperaturen i rommet ved toppet av kaldt vær, noe som lett kan kompenseres ved å slå på flere varmeovner.

• K - isolasjonsfaktor, som kan hentes fra tabellen under. Mellomprodukter av koeffisienten er avledet ved tilnærming.

La oss gjenta beregningene for huset vårt i Sevastopol, og angi at veggene er 40 cm tykk murverksmureri (porøs sedimentær stein) uten ekstern etterbehandling, og glassene er laget med envinduer.

1. Koeffisienten av varmeisolasjon antas å være 1,2.
2. Vi har beregnet volumet av huset tidligere; Det er lik 864 m3.
3. Den interne temperaturen antas å være lik den anbefalte SNiP for regioner med en lavere topptemperatur over -31С - +18 grader. Informasjon om gjennomsnittlig minimum vil snakke om den verdensberømte Internett-encyklopedi: den er lik -0,4C.
4. Beregningen vil således ha formen Q = 864 * (18 - -0,4) * 1,2 / 860 = 22,2 kW.

Som det er lett å se, ga beregningen et resultat som avviker fra det som ble oppnådd av den første algoritmen med en og en halv gang. Årsaken er først og fremst at det gjennomsnittlige minimumet som brukes av oss, er merkbart forskjellig fra det absolutte minimumet (ca. -25 ° C). Å øke temperaturdeltaet med en og en halv ganger nøyaktig samme tid vil øke den estimerte varmen etterspørselen av bygningen.

Gcal

Ved beregning av mengden termisk energi mottatt av en bygning eller et rom, sammen med kilowatt-timer, brukes en annen verdi - gigacalorie. Det tilsvarer mengden varme som kreves for å varme 1000 tonn vann ved 1 grad ved et trykk på 1 atmosfære.

Hvordan omberegne kilowatt av termisk kraft i gigakalier med varmeforbruk? Det er enkelt: en gigakalorie er lik 1162,2 kW / t. Således, med en maksimal varmekildeffekt på 54 kW, vil maksimal timelast på oppvarming være 54 / 1162,2 = 0,046 Gcal * time.

Det er nyttig: For hver region i landet regulerer de lokale myndighetene varmekonsumet i gigcaloria per kvadratmeter plass i løpet av måneden. Gjennomsnittlig verdi i Russland er 0,0342 Gcal / m2 per måned.

rom

Hvordan beregne behovet for varme for et enkeltrom? Her brukes de samme beregningssystemene som for huset som helhet, med en enkelt endring. Hvis rommet er tilstøtende av et oppvarmet rom uten egne oppvarming enheter, er det inkludert i beregningen.

Så hvis en korridor som måler 1,2 * 4 * 3 meter støter opp til et rom som måler 4 * 5 * 3 meter, beregnes varmeeffekten til varmen 4 * 5 * 3 + 1,2 * 4 * 3 = 60 + 14, 4 = 74,4 m3.

Oppvarming apparater

Seksjon radiatorer

Generelt kan informasjon om varmestrømmen per seksjon alltid finnes på produsentens nettsted.

Hvis det er ukjent, kan du stole på følgende omtrentlige verdier:

• Støpejernsdel - 160 watt.
• Bimetallisk seksjon - 180 watt.
• Aluminiumseksjon - 200 watt.

Som alltid er det en rekke finesser. Ved en sidekobling av en radiator med 10 eller flere seksjoner, vil temperaturvariasjonen mellom den proksimale til liner og endeseksjonene være ganske betydelig.

Forresten: Effekten kommer til intet hvis liner er koblet diagonalt eller fra bunn til bunn.

I tillegg spesifiserer produsenter av varmeovner vanligvis kraften til en meget spesifikk temperaturdelta mellom radiatoren og luften, lik 70 grader. Avhengigheten av varmestrømmen på Dt er lineær: Hvis batteriet er 35 grader varmere enn luft, vil batteriets termiske effekt være nøyaktig halvparten av den deklarerte.

For eksempel, når lufttemperaturen i rommet er + 20C og kjølevæsketemperaturen er + 55C, vil effekten av aluminiumsdelen av standardstørrelsen være 200 / (70/35) = 100 watt. For å gi en kraft på 2 kW, trenger du 2000/100 = 20 deler.

registre

Selvlagde registre står ut i listen over varmeapparater.

Produsenter av åpenbare grunner kan ikke spesifisere deres termiske kapasitet; Det er imidlertid enkelt å beregne det selv.

• For den første delen av registret (et horisontalt rør av kjente dimensjoner) er effekten lik produktet av dets ytre diameter og lengde i meter, deltaet av temperaturer mellom kjølevæsken og luften i grader og en konstant koeffisient på 36,5356.
• For etterfølgende seksjoner som er i den oppadgående strømmen av varm luft, brukes en ytterligere faktor på 0,9.

La oss analysere et annet eksempel - vi beregner varmenes flux for et fire-radsregister med en diameter på 159 mm, en lengde på 4 meter og en temperatur på 60 grader i et rom med en indre temperatur på +20 ° C.

1. Delta temperatur i vårt tilfelle er 60-20 = 40C.
2. Vi konverterer rørets diameter til meter. 159 mm = 0,159 m.
3. Beregn termisk effekt av den første delen. Q = 0,159 * 4 * 40 * 36,5356 = 929,46 watt.
4. For hver etterfølgende seksjon vil effekten være lik 929,46 * 0,9 = 836,5 watt.
5. Den totale effekten vil være 929,46 + (836,5 * 3) = 3500 (avrundet) watt.

Rørledning Diameter

Hvordan bestemme minimumsverdien for den indre diameteren av rørpåfyllingen eller liner til varmeapparatet? Vi vil ikke klatre inn i wilds og bruke bordet som inneholder de ferdige resultatene for forskjellen mellom strømning og returflyt på 20 grader. Denne verdien er typisk for autonome systemer.

Den maksimale strømningshastigheten til kjølevæsken bør ikke overstige 1,5 m / s for å unngå støy. Oftere orientert til en hastighet på 1 m / s.

For eksempel, for en 20 kW kjele, vil den minste indre diameteren av fyllingen ved en strømningshastighet på 0,8 m / s være lik 20 mm.

Vær oppmerksom på: Den indre diameteren er nær fjernkontrollen (betinget passasje) av stålrøret. Plast- og metall-plastrør er vanligvis merket med en ytre diameter som er 6-10 mm større enn den indre diameteren. Således har et polypropylenrør med en størrelse på 26 mm en innvendig diameter på 20 mm.

Sirkulasjonspumpe

To parametere av pumpen er viktige for oss: Hodet og ytelsen. I et privat hus, i en hvilken som helst rimelig lengde på kretsen, er minimumstrykket for de billigste pumper 2 meter (0.2 kgf / cm2): det er denne differensialverdien som sirkulerer oppvarmingssystemet for leilighetskomplekser.

Den nødvendige ytelsen beregnes med formelen G = Q / (1,163 * Dt).

I det:

• G - produktivitet (m3 / time).
• Q er strømmen til kretsen der pumpen er installert (KW).
• Dt er temperaturforskjellen mellom direkte og returledninger i grader (i et frittstående system, den typiske verdien av Dt = 20C).

For en krets med en termisk belastning på 20 kilowatt, med et standardtemperatur delta vil designskapasiteten være 20 / (1,163 * 20) = 0,86 m3 / time.

Ekspansjonstank

En av parametrene som må beregnes for et autonomt system, er volumet av ekspansjonstanken.

Den nøyaktige beregningen er basert på en ganske lang rekke parametere:

• Temperatur og type kjølevæske. Ekspansjonskoeffisienten avhenger ikke bare av oppvarmingsgraden av batteriene, men også på hva de er fylt med: vann-glykolblandinger utvides sterkere.
• Maksimalt arbeidstrykk i systemet.
• Ladetrykk på tanken, avhengig av hydrostatisk trykk på kretsen (høyden på kretsens øvre punkt over ekspansjonstanken).

Det er imidlertid en nyanse som gjør det mulig å forenkle beregningen sterkt. Hvis en undervurdering av tankens volum i beste fall fører til en konstant aktivering av sikkerhetsventilen, og i verste fall - til ødeleggelsen av kretsen, vil det overskytende volumet ikke skade noe.

Derfor tas en tank vanligvis med en forskyvning tilsvarende 1/10 av den totale mengden kjølevæske i systemet.

Tips: For å finne ut volumet på kretsen, er det nok å fylle det med vann og tømme det i en målebøtte.

konklusjon

Vi håper at de ovennevnte beregningssystemene vil forenkle leserens liv og lindre ham av mange problemer. Som vanlig vil videoen knyttet til artikkelen tilby ytterligere informasjon til sin oppmerksomhet.

Lykke til!