Att använda vatten som kylvätska i ett värmesystem är ett av de mest populära alternativen för att förse ditt hem med värme under den kalla säsongen. Du behöver bara korrekt utforma och sedan slutföra installationen av systemet. Annars kommer värme att vara ineffektivt med höga bränslekostnader, vilket du ser är oerhört ointressant för dagens energipriser.
Det är omöjligt att självständigt beräkna vattenuppvärmning (nedan CBO) utan användning av specialiserade program, eftersom beräkningarna använder komplexa uttryck, vars värden inte kan bestämmas med en konventionell räknare. I den här artikeln kommer vi att analysera i detalj algoritmen för att utföra beräkningar, ge de tillämpliga formlerna med hänsyn till beräkningsförloppet med hjälp av ett specifikt exempel.
Tilläggsmaterial kommer att kompletteras med tabeller med värden och referensindikatorer som behövs under beräkningarna, tematiska foton och en video där ett tydligt exempel på beräkningen med programmet visas.
Beräkning av värmebalansen i bostäder
För att införa en värmeanläggning, där vatten fungerar som ett cirkulerande ämne, måste först exakta hydrauliska beräkningar göras.
Vid utformning, implementering av något värmesystem är det nödvändigt att känna till värmebalansen (nedan TB). Genom att känna till värmekraften för att upprätthålla temperaturen i rummet kan du välja rätt utrustning och fördela dess last korrekt.
På vintern har rummet vissa värmeförluster (nedan kallat TP). Huvuddelen av energin går genom de inneslutna elementen och ventilationsöppningarna. Obetydliga kostnader är för infiltration, uppvärmning av föremål etc.
Bildgalleri
Foto från
Beräkning av vattenvärme
Redovisning för inkommande luftvärme
Blandad ventilation med frisk luft
Redovisa förluster vid beredning av varmt vatten
Beräkning av effektiviteten hos bränslet som bearbetas i pannan
Ett av alternativen för värmekretsen
Öppet expansionsbehållarsystem
TP beror på de lager som de inneslutande strukturerna består av (nedan - OK). Moderna byggnadsmaterial, i synnerhet isolering, har en låg värmeledningsförmåga (nedan kallad CT), så att mindre värme drivs ut genom dem. För hus i samma område, men med en annan OK struktur, kommer värmekostnaderna att skilja sig.
Förutom att bestämma TP är det viktigt att beräkna tuberkulos i ett hem. Indikatorn tar inte bara hänsyn till mängden energi som lämnar rummet, utan också mängden nödvändig kraft för att upprätthålla vissa mått i huset.
De mest exakta resultaten tillhandahålls av specialiserade program designade för byggare. Tack vare dem är det möjligt att ta hänsyn till fler faktorer som påverkar TP.
Den största mängden värme lämnar rummet genom väggar, golv, tak, minst - genom dörrar, fönsteröppningar
Med hög noggrannhet kan du beräkna husets TP med hjälp av formler.
Husets totala värmeförbrukning beräknas med ekvationen:
Q = Qok + Qv,
Var Qok - mängden värme som lämnar rummet genom OK; Qv - Kostnader för termisk ventilation.
Förluster genom ventilation beaktas om luften som kommer in i rummet har en lägre temperatur.
Beräkningarna tar vanligtvis hänsyn till OK och kommer in på en sida av gatan. Dessa är ytterväggar, golv, tak, dörrar och fönster.
Allmänna TP Qok lika med summan av TP för varje OK, det vill säga:
Qok = ∑Qst + ∑Qokn + ∑Qdv + ∑QPTL + ∑Qpl,
Var:
- Qst - värdet på TP-väggar;
- Qokn - TP-fönster;
- Qdv - TP-dörrar;
- QPTL - TP-tak;
- Qpl - TP-golv.
Om golvet eller taket har en ojämlik struktur över hela ytan, beräknas TP för varje plats separat.
Beräkning av värmeförlust genom OK
För beräkningar krävs följande information:
- väggstruktur, använda material, deras tjocklek, CT;
- utomhustemperaturen på en extremt kall fem dagar vinter i staden;
- OK område;
- orientering OK;
- Rekommenderad hustemperatur på vintern.
För att beräkna TP måste du hitta den totala värmemotståndet ROK. För att göra detta, ta reda på värmemotståndet R1, R2, R3, ..., Rn varje lager är OK.
Koefficient Rn beräknat med formeln:
Rn = B / k,
I formeln: B - skikttjocklek OK i mm, k - CT för varje lager.
Den totala R kan bestämmas av uttrycket:
R = ∑Rn
Tillverkare av dörrar och fönster anger vanligtvis koefficienten R i passet till produkten, så det finns inget behov av att beräkna det separat.
Fönsterens termiska motstånd kan inte beräknas, eftersom det tekniska databladet redan innehåller nödvändig information, vilket förenklar beräkningen av TP
Den allmänna formeln för beräkning av TP till och med OK är följande:
Qok = ∑S × (tVNT - tnar) × R × l,
I uttrycket:
- S - område OK, m2;
- tVNT - önskad rumstemperatur;
- tnar - utomhuslufttemperatur;
- R - motståndskoefficient, beräknad separat eller hämtad från produktpasset;
- l - en förfiningskoefficient med hänsyn till väggarnas orientering relativt kardinalpunkterna.
Beräkning av TB kan du välja utrustning med den nödvändiga kapaciteten, vilket eliminerar sannolikheten för ett värmeförlust eller dess överskott. Underskottet av termisk energi kompenseras genom att öka luftflödet genom ventilationen, överskottet - genom att installera ytterligare värmeutrustning.
Kostnader för termisk ventilation
Den allmänna formeln för beräkning av ventilations-TP är som följer:
Qv = 0,28 × Ln × pVNT × c × (tVNT - tnar),
Variabler har följande betydelser i uttrycket:
- Ln - inkommande luftkostnader.
- pVNT - lufttäthet vid en viss temperatur i rummet;
- c - luftens värmekapacitet;
- tVNT - temperaturen i huset;
- tnar - utomhuslufttemperatur.
Om ventilationen är installerad i byggnaden, sedan parameter Ln hämtad från enhetens tekniska egenskaper. Om det inte finns någon ventilation, tas en standardindikator för specifik luftutbyte lika med 3 m3 i timme.
Baserat på detta, Ln beräknat med formeln:
Ln = 3 × Spl,
I uttryck Spl - golvyta.
2% av alla värmeförluster står för infiltration, 18% - genom ventilation. Om rummet är utrustat med ett ventilationssystem tas hänsyn till TP genom ventilering i beräkningarna, och infiltration beaktas inte
Beräkna därefter lufttätheten pVNT vid en given temperatur tVNT.
Du kan göra detta med formeln:
pVNT = 353 / (273 + tVNT),
Specifik värmekapacitet c = 1.0005.
Om ventilation eller infiltration är ororganiserad, det finns sprickor eller hål i väggarna, bör beräkningen av TP genom hål anförtros särskilda program.
I vår andra artikel gav vi ett detaljerat exempel på värmteknisk beräkning av en byggnad med specifika exempel och formler.
Exempel på beräkning av värmebalans
Tänk på ett hus 2,5 m högt, 6 m brett och 8 m långt, beläget i staden Okha i Sakhalin-regionen, där termometerns termometer sjunker till -29 grader under en extremt kall 5-dagarsperiod.
Som ett resultat av mätningen sattes marktemperaturen till +5. Den rekommenderade temperaturen inuti strukturen är +21 grader.
Det är mest bekvämt att avbilda ett husdiagram på papper, som inte bara anger byggnadens längd, bredd och höjd, utan också orienteringen med avseende på kardinalpunkterna, liksom fönstren och dörrens placering, dimensioner
Husets väggar består av:
- tegelverk med en tjocklek av B = 0,51 m, CT k = 0,64;
- mineralull B = 0,05 m, k = 0,05;
- Ytor B = 0,09 m, k = 0,26.
När du bestämmer k är det bättre att använda tabellerna som presenteras på tillverkarens webbplats eller hitta information i produktens tekniska pass.
Genom att känna till värmeledningsförmågan är det möjligt att välja de mest effektiva materialen med tanke på värmeisolering. Baserat på ovanstående tabell är det bäst att använda mineralullspapper och expanderad polystyren i konstruktionen
Golvet består av följande lager:
- OSB-plattor B = 0,1 m, k = 0,13;
- mineralull B = 0,05 m, k = 0,047;
- cementmassa B = 0,05 m, k = 0,58;
- polystyrenskum B = 0,06 m, k = 0,043.
Det finns ingen källare i huset, och golvet har samma struktur över hela området.
Taket består av lager:
- gipsväggark B = 0,025 m, k = 0,21;
- isolering B = 0,05 m, k = 0,14;
- takplatta B = 0,05 m, k = 0,043.
Det finns inga utgångar till vinden.
Huset har bara 6 dubbelkammarfönster med I-glas och argon. Från det tekniska passet för produkterna är det känt att R = 0,7. Windows har måtten 1,1x1,4 m.
Dörrar har dimensioner på 1x2,2 m, indikator R = 0,36.
Steg # 1 - beräkning av väggvärmeförlust
Väggar över hela området består av tre lager. Först beräknar vi deras totala termiska motstånd.
Varför använda formeln:
R = ∑Rn,
och uttryck:
Rn = B / k
Med den första informationen får vi:
Rst = 0.51/0.64 + 0.05/0.05 + 0.09/0.26 = 0.79 +1 + 0.35 = 2.14
Efter att ha lärt oss R kan vi börja beräkna TP för de norra, södra, östra och västra väggarna.
Ytterligare faktorer tar hänsyn till särdragen hos väggarnas placering relativt kardinalpunkterna. Vanligtvis bildas en "vindros" i den norra delen under kallt väder, vilket resulterar i att TP: er på denna sida kommer att vara högre än på andra
Vi beräknar den norra väggen:
Ssev.sten = 8 × 2.5 = 20
Sedan ersätter du formeln Qok = ∑S × (tVNT - tnar) × R × l och med tanke på att l = 1.1 får vi:
Qsev.sten = 20 × (21 + 29) × 1.1 × 2.14 = 2354
South Wall Area Syuch.st = Ssev.st = 20.
Det finns inga inbyggda fönster eller dörrar i väggen, därför med tanke på koefficienten l = 1 får vi följande TP:
Qyuch.st = 20 × (21 +29) × 1 × 2.14 = 2140
För västra och östra väggarna är koefficienten l = 1,05. Därför kan du hitta det totala området för dessa väggar, det vill säga:
Szap.st + Svost.st = 2 × 2.5 × 6 = 30
6 fönster och en dörr är inbyggda i väggarna. Beräkna det totala området för fönster och S-dörrar:
Sokn = 1.1 × 1.4 × 6 = 9.24
Sdv = 1 × 2.2 = 2.2
Definiera S-väggar utom S-fönster och dörrar:
Svost + zap = 30 – 9.24 – 2.2 = 18.56
Vi beräknar den totala TP för de östra och västra väggarna:
Qvost + zap =18.56 × (21 +29) × 2.14 × 1.05 = 2085
Efter att vi fått resultaten, beräknar vi mängden värme som lämnar väggarna:
Qst = Qsev.st + Qyuch.st + Qvost + zap = 2140 + 2085 + 2354 = 6579
Den totala totala TP för väggarna är 6 kW.
Steg # 2 - beräkning av TP-fönster och dörrar
Fönstren är belägna på östra och västra väggarna, därför vid beräkning av koefficienten l = 1,05. Det är känt att strukturen för alla strukturer är densamma och R = 0,7.
Med hjälp av värdena för området ovan får vi:
Qokn = 9.24 × (21 +29) × 1.05 × 0.7 = 340
Genom att veta att för dörrar R = 0,36 och S = 2.2 definierar vi deras TP:
Qdv = 2.2 × (21 +29) × 1.05 × 0.36 = 42
Som ett resultat kommer 340 W värme ut genom fönstren och 42 W genom dörrarna.
Steg 3 - bestämma TP för golv och tak
Uppenbarligen kommer taket och golvet att vara detsamma och beräknas enligt följande:
Spol = SPTL = 6 × 8 = 48
Vi beräknar golvets totala termiska motstånd med hänsyn till dess struktur.
Rpol = 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
Att veta att jordens temperatur tnar= + 5 och med beaktande av koefficienten l = 1 beräknar vi golvet Q:
Qpol = 48 × (21 – 5) × 1 × 3.4 = 2611
Avrundning får vi att värmeförlusten på golvet är cirka 3 kW.
Vid TP-beräkningar är det nödvändigt att ta hänsyn till de lager som påverkar värmeisolering, till exempel betong, skivor, tegelverk, värmare etc.
Bestäm värmemotståndet för taket RPTL och dess Q:
- RPTL = 0.025/0.21 + 0.05/0.14 + 0.05/0.043 = 0.12 + 0.71 + 0.35 = 1.18
- QPTL = 48 × (21 +29) × 1 × 1.18 = 2832
Av detta följer att nästan 6 kW går genom tak och golv.
Steg 4 - beräkna ventilations-TP
Inomhusventilation är organiserad, beräknat med formeln:
Qv = 0,28 × Ln × pVNT × c × (tVNT - tnar)
Baserat på de tekniska egenskaperna är den specifika värmeöverföringen 3 kubikmeter per timme, det vill säga:
Ln = 3 × 48 = 144.
För att beräkna densiteten använder vi formeln:
pVNT = 353 / (273 + tVNT).
Den beräknade rumstemperaturen är +21 grader.
TP-ventilation beräknas inte om systemet är utrustat med en luftvärmeanordning
Genom att ersätta de kända värdena får vi:
pVNT = 353/(273+21) = 1.2
Vi ersätter siffrorna som erhållits i formeln ovan:
Qv = 0.28 × 144 × 1.2 × 1.005 × (21 – 29) = 2431
Med tanke på ventilationen TP kommer byggnadens totala Q att vara:
Q = 7000 + 6000 + 3000 = 16000.
Omvandling till kW får vi en total värmeförlust på 16 kW.
Bildgalleri
Foto från
Beräkning av bränslets brännvärde
Bestämma mängden värme under förbränningen av kol
Förmåga att bränna ved
Det bästa alternativet är användning av blått bränsle
Funktioner i beräkningen av CBO
Efter att ha hittat TP-indikatorn går de vidare till hydraulisk beräkning (nedan kallad GR).
Baserat på den erhålls information om följande indikatorer:
- rörens optimala diameter, som, när trycket sjunker, kommer att kunna passera en viss mängd kylvätska;
- kylvätskeflöde i ett visst område;
- vattenhastighet;
- resistivitetsvärde.
Innan beräkningarna startas, för att förenkla beräkningarna, visar de ett rumsligt diagram över systemet där alla dess element är anordnade parallellt med varandra.
Diagrammet visar ett värmesystem med en övre ledning, kylmedelsrörelsen är en återvändsgränd
Tänk på de viktigaste stadierna i beräkningarna av vattenuppvärmning.
GR för huvudcirkulationsringen
Metoden för att beräkna GR baseras på antagandet att temperatursänkningarna i alla stigerör och grenar är desamma.
Beräkningsalgoritmen är som följer:
- I diagrammet som visas, med hänsyn till värmeförlust, appliceras värmebelastningar på värmeanordningar, stigerör.
- Välj huvudcirkulationsringen (nedan HCC) baserat på schemat. Det speciella med denna ring är att i den tar cirkulationstrycket per enhetslängd på ringen det lägsta värdet.
- HCC är indelat i sektioner med konstant värmeförbrukning. Ange antal, värmebelastning, diameter och längd för varje sektion.
I det vertikala systemet med en rörtyp, tas ringen genom vilken den mest belastade stigaren passerar med återvändsgränd eller samtidigt rörelse av vatten längs elnätet som fcc. Vi pratade mer i detalj om att länka cirkulationsringar i ett enda rörsystem och välja den viktigaste i nästa artikel. Vi var särskilt uppmärksamma på beräkningsordningen, med hjälp av ett specifikt exempel för tydlighet.
I vertikala system av två-rörstyp passerar fcc genom en lägre uppvärmningsanordning som har en maximal belastning under återvändsgränd eller tillhörande vattenrörelse
I ett horisontellt system av en-rörs typ måste fcc ha det lägsta cirkulationstrycket och en enhet av ringlängd. För system med naturlig cirkulation är situationen densamma.
Med GR-stigerör av ett vertikalt system av en enda rörtyp betraktas genomströmning, flödesjusterbara stigerör, som har enhetliga noder i sin sammansättning, som en enda kontur. För stigerör med stängningssektioner görs separering med hänsyn till fördelningen av vatten i rörledningen för varje instrumentnod.
Vattenförbrukningen på en given plats beräknas med formeln:
GKont = (3,6 × QKont × β1 × β2) / ((tr - t0) × c)
I uttrycket har alfabetiska tecken följande betydelser:
- QKont - kretsens termiska belastning;
- β1, β2 - ytterligare tabellkoefficienter med hänsyn till värmeöverföringen i rummet;
- c - Vattnets värmekapacitet är 4.187;
- tr - vattentemperatur i tillförseln;
- t0 - vattentemperatur i returledningen.
Efter att ha bestämt diametern och mängden vatten är det nödvändigt att ta reda på hastigheten på dess rörelse och värdet på resistiviteten R. Alla beräkningar utförs mest bekvämt med specialprogram.
GH för den sekundära cirkulationsringen
Efter GR av huvudringen bestämmes trycket i den lilla cirkulationsringen som bildas genom dess närmaste stigerör, med hänsyn till att tryckförlusterna kan skilja sig med högst 15% med ett dödlåsskema och inte mer än 5% med en förbipasserande.
Om det inte är möjligt att relatera tryckförlusten, installera en gasbricka, vars diameter beräknas med mjukvarumetoder.
Beräkning av radiatorbatterier
Låt oss gå tillbaka till planen för huset som ligger ovan. Vid beräkningar konstaterades att 16 kW energi skulle krävas för att bibehålla värmebalansen. I det här huset finns 6 lokaler för olika ändamål - ett vardagsrum, ett badrum, ett kök, ett sovrum, en korridor, en entré.
Baserat på dimensionerna på strukturen kan du beräkna volymen V:
V = 6 × 8 × 2,5 = 120 m3
Därefter måste du hitta mängden termisk effekt per m3. För detta måste Q delas med den hittade volymen, det vill säga:
P = 16000/120 = 133 W per m3
Därefter måste du bestämma hur mycket värmekraft som krävs för ett rum. I diagrammet har området för varje rum redan beräknats.
Definiera volymen:
- ett badrum – 4.19×2.5=10.47;
- vardagsrum – 13.83×2.5=34.58;
- kök – 9.43×2.5=23.58;
- sovrum – 10.33×2.5=25.83;
- korridoren – 4.10×2.5=10.25;
- hall – 5.8×2.5=14.5.
I beräkningarna måste du också ta hänsyn till rum där det inte finns värmebatterier, till exempel en korridor.
Korridoren värms upp på ett passivt sätt, värme kommer in i den på grund av cirkulation av termisk luft när människor rör sig, genom dörröppningar, etc.
Bestäm den erforderliga mängden värme för varje rum genom att multiplicera rumets volym med en indikator R.
Vi får den erforderliga kraften:
- för badrummet - 10,47 × 133 = 1392 W;
- för vardagsrummet - 34,58 × 133 = 4599 W;
- för kök - 23,58 × 133 = 3136 W;
- för sovrummet - 25,83 × 133 = 3435 W;
- för korridoren - 10,25 × 133 = 1363 W;
- för korridoren - 14,5 × 133 = 1889 W.
Vi fortsätter med att beräkna radiatorbatterier. Vi kommer att använda aluminiumradiatorer, vars höjd är 60 cm, effekt vid en temperatur på 70 är 150 watt.
Vi beräknar önskat antal radiatorbatterier:
- ett badrum – 1392/150=10;
- vardagsrum – 4599/150=31;
- kök – 3136/150=21;
- sovrum – 3435/150=23;
- hall – 1889/150=13.
Totalt erforderligt: 10 + 31 + 21 + 23 + 13 = 98 radiatorbatterier.
Vår webbplats har också andra artiklar där vi i detalj granskade förfarandet för att utföra termisk beräkning av värmesystemet, steg-för-steg beräkning av kraften hos radiatorer och värmerör. Och om ditt system antar att det finns varma golv, måste du göra ytterligare beräkningar.
Alla dessa frågor behandlas mer detaljerat i våra följande artiklar:
- Termisk beräkning av ett värmesystem: hur man beräknar belastningen på ett system korrekt
- Beräkning av värmeelement: hur man beräknar önskat antal och batterier
- Beräkning av rörvolym: beräkningsprinciper och beräkningsregler i liter och kubikmeter
- Hur man gör en beräkning av ett varmt golv med exemplet på ett vattensystem
- Beräkning av rör för golvvärme: typer av rör, metoder och läggningssteg + beräkning av flöde
I videon kan du se ett exempel på beräkning av vattenuppvärmning, som utförs med Valtec-programmet:
Hydrauliska beräkningar utförs bäst med hjälp av speciella program som garanterar hög noggrannhet i beräkningarna, med hänsyn till alla nyanser i designen.
Är du specialiserad på att beräkna värmesystem med vatten som kylvätska och vill komplettera vår artikel med användbara formler, dela professionella hemligheter?
Eller kanske du vill fokusera på ytterligare beräkningar eller påpeka felaktigheter i våra beräkningar? Skriv dina kommentarer och rekommendationer i blocket under artikeln.