Toplinski proračun sustava grijanja: kako pravilno izračunati opterećenje sustava

Projektiranje i toplinski proračun sustava grijanja obavezna je faza pri uređenju kućnog grijanja.Glavni zadatak računalnih aktivnosti je određivanje optimalnih parametara sustava kotla i radijatora.

Slažem se, na prvi pogled može se činiti da samo inženjer može izvršiti proračune toplinske tehnike. Međutim, nije sve tako komplicirano. Poznavajući algoritam radnji, moći ćete samostalno izvršiti potrebne izračune.

Članak detaljno opisuje postupak izračuna i daje sve potrebne formule. Za bolje razumijevanje pripremili smo primjer toplinskog proračuna za privatnu kuću.

Toplinski proračun grijanja: opći postupak

Klasični toplinski proračun sustava grijanja je konsolidirani tehnički dokument koji uključuje obvezne standardne metode proračuna korak po korak.

Ali prije proučavanja ovih izračuna glavnih parametara, morate odlučiti o konceptu samog sustava grijanja.

Sustav grijanja karakterizira prisilna opskrba i nehotično uklanjanje topline u prostoriju.

Glavni zadaci proračuna i projektiranja sustava grijanja:

• najpouzdanije odrediti gubitke topline;
• odrediti količinu i uvjete korištenja rashladne tekućine;
• što točnije odabrati elemente stvaranja, kretanja i prijenosa topline.

Tijekom izgradnje sustavi grijanja U početku je potrebno prikupiti različite podatke o prostoriji/zgradi u kojoj će se koristiti sustav grijanja. Nakon proračuna toplinskih parametara sustava analizirati rezultate aritmetičkih operacija.

Na temelju dobivenih podataka vrši se odabir komponenti sustava grijanja, zatim kupnja, montaža i puštanje u rad.

Grijanje je višekomponentni sustav za osiguranje odobrenog temperaturnog režima u prostoriji/zgradi.Zaseban je dio komunikacijskog kompleksa modernog stambenog prostora

Važno je napomenuti da ova metoda toplinskog izračuna omogućuje vrlo točan izračun velikog broja veličina koje specifično opisuju budući sustav grijanja.

Kao rezultat toplinskog proračuna bit će dostupne sljedeće informacije:

• broj gubitaka topline, snaga kotla;
• broj i vrsta toplinskih radijatora za svaku prostoriju posebno;
• hidrauličke karakteristike cjevovoda;
• volumen, brzina rashladnog sredstva, snaga dizalice topline.

Toplinski proračuni nisu teoretske skice, već točni i razumni rezultati koje je preporučljivo koristiti u praksi pri odabiru komponenti sustava grijanja.

Norme za uvjete sobne temperature

Prije provođenja bilo kakvih izračuna parametara sustava, potrebno je, barem, znati redoslijed očekivanih rezultata, kao i standardizirane karakteristike nekih tabličnih vrijednosti koje je potrebno zamijeniti u formule ili se njima rukovoditi .

Izračunavanjem parametara s takvim konstantama možete biti sigurni u pouzdanost željenog dinamičkog ili konstantnog parametra sustava.

Za prostorije različitih namjena postoje referentni standardi za temperaturne uvjete u stambenim i nestambenim prostorijama. Ovi standardi sadržani su u takozvanim GOST-ovima

Za sustav grijanja, jedan od tih globalnih parametara je sobna temperatura, koja mora biti konstantna bez obzira na godišnje doba i uvjete okoline.

Prema propisima o sanitarnim standardima i pravilima, postoje razlike u temperaturi u odnosu na ljetno i zimsko razdoblje u godini.Sustav klimatizacije odgovoran je za temperaturni režim prostorije u ljetnoj sezoni, a princip njegovog izračuna detaljno je opisan u ovaj članak.

Ali sobnu temperaturu zimi osigurava sustav grijanja. Stoga nas zanimaju temperaturni rasponi i njihova dopuštena odstupanja za zimsku sezonu.

Većina regulatornih dokumenata propisuje sljedeće temperaturne raspone koji omogućuju osobi da udobno boravi u sobi.

Za nestambene uredske prostore površine do 100 m²:

• 22-24°C — optimalna temperatura zraka;
• 1°C — dopuštena fluktuacija.

Za uredske prostore površine veće od 100 m² temperatura je 21-23°C. Za nestambene industrijske prostore temperaturni rasponi uvelike variraju ovisno o namjeni prostorije i utvrđenim standardima zaštite na radu.

Svaka osoba ima svoju ugodnu sobnu temperaturu. Neki ljudi vole da je vrlo toplo u sobi, drugi se osjećaju ugodno kada je soba hladna - sve je to prilično individualno

Što se tiče stambenih prostorija: stanova, privatnih kuća, imanja itd., postoje određeni temperaturni rasponi koji se mogu prilagoditi ovisno o željama stanara.

Pa ipak, za određene prostore stana i kuće imamo:

• 20-22°S - dnevni boravak, uključujući dječju sobu, tolerancija ±2°S -
• 19-21°S — kuhinja, WC, tolerancija ±2°S;
• 24-26°C — kupaonica, tuš, bazen, tolerancija ±1°S;
• 16-18°S — hodnici, hodnici, stubišta, spremišta, tolerancija +3°S

Važno je napomenuti da postoji još nekoliko osnovnih parametara koji utječu na temperaturu u prostoriji i na koje se morate usredotočiti prilikom proračuna sustava grijanja: vlažnost zraka (40-60%), koncentracija kisika i ugljičnog dioksida u zraku ( 250:1), masa brzine kretanja zraka (0,13-0,25 m/s), itd.

Izračun gubitka topline u kući

Prema drugom zakonu termodinamike (školska fizika) nema spontanog prijenosa energije s manje zagrijanih na jače zagrijane mini ili makro objekte. Poseban slučaj ovog zakona je “težnja” za stvaranjem temperaturne ravnoteže između dva termodinamička sustava.

Na primjer, prvi sustav je okolina s temperaturom od -20°C, drugi sustav je zgrada s unutarnjom temperaturom od +20°C. Prema navedenom zakonu, ova dva sustava će nastojati uspostaviti ravnotežu kroz razmjenu energije. To će se dogoditi uz pomoć gubitaka topline iz drugog sustava i hlađenja u prvom.

Definitivno možemo reći da temperatura okoline ovisi o geografskoj širini na kojoj se nalazi privatna kuća. A temperaturna razlika utječe na količinu curenja topline iz zgrade (+)

Gubitak topline se odnosi na nehotično oslobađanje topline (energije) iz nekog objekta (kuće, stana). Za običan stan ovaj proces nije toliko "primjetan" u usporedbi s privatnom kućom, budući da se stan nalazi unutar zgrade i "u susjedstvu" s drugim stanovima.

U privatnoj kući toplina izlazi u određenoj mjeri kroz vanjske zidove, pod, krov, prozore i vrata.

Poznavajući količinu gubitka topline za najnepovoljnije vremenske uvjete i karakteristike tih uvjeta, moguće je izračunati snagu sustava grijanja s visokom točnošću.

Dakle, volumen curenja topline iz zgrade izračunava se pomoću sljedeće formule:

Q=Q_kat+Q_zid+Q_prozor+Q_krov+Q_vrata+…+Q_ja, Gdje

Qi — volumen gubitka topline iz homogenog tipa ovojnice zgrade.

Svaka komponenta formule izračunava se pomoću formule:

Q=S*∆T/R, Gdje

• Q – propuštanje topline, V;
• S – površina određene vrste građevine, četvornih metara. m;
• ∆T – razlika u temperaturi okoline i unutarnje temperature zraka, °C;
• R – toplinski otpor određene vrste konstrukcije, m²*°C/W.

Preporuča se sama vrijednost toplinskog otpora za stvarno postojeće materijale uzeti iz pomoćnih tablica.

Dodatno, toplinski otpor se može dobiti pomoću sljedećeg odnosa:

R=d/k, Gdje

• R – toplinski otpor, (m²*K)/W;
• k – koeficijent toplinske vodljivosti materijala, W/(m²*DO);
• d – debljina ovog materijala, m.

U starim kućama s vlažnim krovnim konstrukcijama dolazi do curenja topline kroz gornji dio zgrade, odnosno kroz krov i potkrovlje. Obavljanje aktivnosti na izolacija stropa ili toplinska izolacija potkrovlja riješiti ovaj problem.

Ako izolirate tavanski prostor i krov, ukupni gubitak topline iz kuće može se značajno smanjiti

Postoji nekoliko drugih vrsta gubitka topline u kući kroz pukotine u strukturama, ventilacijskim sustavima, kuhinjskim napama te otvaranjem prozora i vrata. Ali nema smisla uzimati u obzir njihov volumen, budući da oni ne čine više od 5% ukupnog broja glavnih curenja topline.

Određivanje snage kotla

Za održavanje temperaturne razlike između okoline i temperature unutar kuće potreban je autonomni sustav grijanja koji održava željenu temperaturu u svakoj sobi privatne kuće.

Sustav grijanja temelji se na različitim vrste kotlova: tekuće ili kruto gorivo, električni ili plinski.

Kotao je središnja jedinica sustava grijanja koja proizvodi toplinu. Glavna karakteristika kotla je njegova snaga, odnosno brzina pretvorbe količine topline po jedinici vremena.

Nakon izračuna ogrjevnog opterećenja dobivamo potrebnu nazivnu snagu kotla.

Za obični višesobni stan, snaga kotla se izračunava kroz površinu i specifičnu snagu:

R_bojler=(S_prostorijama*R_specifično)/10, Gdje

• S_prostorijama — ukupna površina grijane prostorije;
• R_specifično — specifična snaga u odnosu na klimatske uvjete.

Ali ova formula ne uzima u obzir gubitke topline, koji su dovoljni u privatnoj kući.

Postoji još jedan omjer koji uzima u obzir ovaj parametar:

R_bojler=(Q_gubici*S)/100, Gdje

• R_bojler — snaga kotla;
• Q_gubici - Gubitak topline;
• S - grijani prostor.

Potrebno je povećati projektiranu snagu kotla. Rezerva je neophodna ako bojler planirate koristiti za grijanje vode za kupaonicu i kuhinju.

U većini sustava grijanja privatnih kuća preporuča se korištenje ekspanzijskog spremnika u kojem će se pohraniti dovod rashladne tekućine. Svaka privatna kuća treba opskrbu toplom vodom

Da bi se osigurala rezerva snage kotla, posljednjoj formuli treba dodati faktor sigurnosti K:

R_bojler=(Q_gubici*S*K)/100, Gdje

DO — bit će jednak 1,25, odnosno projektirana snaga kotla će se povećati za 25%.

Dakle, snaga kotla omogućuje održavanje standardne temperature zraka u prostorijama zgrade, kao i početni i dodatni volumen tople vode u kući.

Značajke odabira radijatora

Standardne komponente za osiguravanje topline u prostoru su radijatori, paneli, sustavi podnog grijanja, konvektori itd.Najčešći dijelovi sustava grijanja su radijatori.

Toplinski radijator je posebna šuplja struktura modularnog tipa izrađena od legure s visokim rasipanjem topline. Izrađuje se od čelika, aluminija, lijevanog željeza, keramike i drugih legura. Načelo rada radijatora grijanja svodi se na zračenje energije iz rashladne tekućine u prostor prostorije kroz "latice".

Aluminijski i bimetalni radijator za grijanje zamijenio je masivne baterije od lijevanog željeza. Jednostavnost izrade, visok prijenos topline, uspješan dizajn i dizajn učinili su ovaj proizvod popularnim i raširenim instrumentom za isijavanje topline u zatvorenim prostorima

Postoji nekoliko metoda proračun radijatora grijanja u sobi. Popis metoda u nastavku poredan je prema rastućoj točnosti izračuna.

Mogućnosti izračuna:

1. Po površini. N=(S*100)/C, gdje je N broj odjeljaka, S je površina prostorije (m²), C - prijenos topline jednog dijela radijatora (W, preuzeto iz putovnice ili certifikata za proizvod), 100 W - količina protoka topline koja je potrebna za zagrijavanje 1 m² (empirijska vrijednost). Postavlja se pitanje: kako uzeti u obzir visinu stropa prostorije?
2. Po volumenu. N=(S*H*41)/C, gdje su N, S, C slični. H - visina prostorije, 41 W - količina toplinskog toka potrebna za grijanje 1 m³ (empirijska vrijednost).
3. Po izgledima. N=(100*S*k1*k2*k3*k4*k5*k6*k7)/C, gdje su N, S, C i 100 isti. k1 - uzimajući u obzir broj komora u prozoru s dvostrukim ostakljenjem prostorije, k2 - toplinska izolacija zidova, k3 - omjer površine prozora i površine prostorije, k4 - prosječna temperatura ispod nule u najhladnijem tjednu zime, k5 - broj vanjskih zidova prostorije (koji se "protežu" do ulice), k6 - vrsta prostorije iznad, k7 - visina stropa.

Ovo je najtočnija opcija za izračun broja odjeljaka. Naravno, rezultati frakcijskog izračuna uvijek se zaokružuju na sljedeći cijeli broj.

Hidraulički proračun vodoopskrbe

Naravno, "slika" izračuna topline za grijanje ne može biti potpuna bez izračunavanja takvih karakteristika kao što su volumen i brzina rashladne tekućine. U većini slučajeva rashladno sredstvo je obična voda u tekućem ili plinovitom agregatnom stanju.

Preporuča se izračunati stvarni volumen rashladne tekućine zbrajanjem svih šupljina u sustavu grijanja. Kada koristite kotao s jednim krugom, ovo je najbolja opcija. Pri korištenju dvokružnih kotlova u sustavu grijanja potrebno je uzeti u obzir potrošnju tople vode za higijenske i druge kućanske potrebe.

Izračun volumena vode koju grije dvokružni kotao za opskrbu stanovnika toplom vodom i zagrijavanje rashladne tekućine vrši se zbrajanjem unutarnjeg volumena kruga grijanja i stvarnih potreba korisnika za grijanom vodom.

Volumen tople vode u sustavu grijanja izračunava se formulom:

W=k*P, Gdje

• W - volumen rashladne tekućine;
• P — snaga kotla za grijanje;
• k - faktor snage (broj litara po jedinici snage, jednak 13,5, raspon - 10-15 litara).

Kao rezultat toga, konačna formula izgleda ovako:

Š = 13,5*P

Brzina rashladne tekućine je konačna dinamička procjena sustava grijanja, koja karakterizira brzinu cirkulacije tekućine u sustavu.

Ova vrijednost pomaže u procjeni vrste i promjera cjevovoda:

V=(0,86*P*μ)/∆T, Gdje

• P — snaga kotla;
• μ — učinkovitost kotla;
• ∆T - temperaturna razlika između dovodne i povratne vode.

Koristeći gore navedene metode hidraulički proračun, moći će se dobiti stvarni parametri koji su „temelj“ budućeg sustava grijanja.

Primjer toplinskog proračuna

Kao primjer toplinskog proračuna imamo običnu jednokatnicu s četiri dnevne sobe, kuhinjom, kupaonicom, "zimskim vrtom" i pomoćnim prostorijama.

Temelj je od monolitne armirano betonske ploče (20 cm), vanjski zidovi su betonski (25 cm) sa žbukom, krovište je od drvenih greda, krovište je metal crijep i mineralna vuna (10 cm)

Označimo početne parametre kuće potrebne za izračune.

Dimenzije zgrade:

• visina poda - 3 m;
• mali prozor na prednjoj i stražnjoj strani zgrade 1470*1420 mm;
• veliki fasadni prozor 2080*1420 mm;
• ulazna vrata 2000*900 mm;
• stražnja vrata (izlaz na terasu) 2000*1400 (700 + 700) mm.

Ukupna širina objekta je 9,5 m², dužine 16 m². Grijat će se samo dnevni boravak (4 jedinice), kupaonica i kuhinja.

Da biste točno izračunali gubitak topline na zidovima, trebate oduzeti površinu svih prozora i vrata od površine vanjskih zidova - ovo je potpuno druga vrsta materijala s vlastitom toplinskom otpornošću

Počinjemo s izračunavanjem površina homogenih materijala:

• tlocrtna površina - 152 m²;
• krovna površina - 180 m² , uzimajući u obzir visinu potkrovlja je 1,3 m, a širina grede je 4 m;
• površina prozora - 3*1,47*1,42+2,08*1,42=9,22 m²;
• površina vrata - 2*0,9+2*2*1,4=7,4 m².

Površina vanjskih zidova bit će 51*3-9,22-7,4=136,38 m².

Prijeđimo na izračun gubitka topline za svaki materijal:

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

I također Q_zid ekvivalentno 136,38*40*0,25/0,3=4546. Zbroj svih toplinskih gubitaka bit će 19628,4 W.

Kao rezultat izračunavamo snagu kotla: P_bojler=Q_gubici*S_{grijanje_soba}*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.

Izračunat ćemo broj sekcija radijatora za jednu od soba. Za sve ostale izračuni su slični. Na primjer, kutna soba (u lijevom, donjem kutu dijagrama) ima površinu od 10,4 m2.

To znači 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.

Za ovu prostoriju potrebno je 9 sekcija radijatora toplinske snage 180 W.

Prijeđimo na izračun količine rashladne tekućine u sustavu - W=13,5*P=13,5*21=283,5 l. To znači da će brzina rashladnog sredstva biti: V=(0,86*P*μ)/∆T=(0,86*21000*0,9)/20=812,7 l.

Kao rezultat toga, potpuni obrt cjelokupnog volumena rashladne tekućine u sustavu bit će ekvivalentan 2,87 puta na sat.

Odabir članaka o toplinskim proračunima pomoći će vam da odredite točne parametre elemenata sustava grijanja:

1. Izračun sustava grijanja privatne kuće: pravila i primjeri izračuna
2. Toplinskotehnički proračun zgrade: specifičnosti i formule za izvođenje proračuna + praktični primjeri

Zaključci i koristan video na tu temu

Jednostavan izračun sustava grijanja za privatnu kuću prikazan je u sljedećem pregledu:

Sve suptilnosti i općeprihvaćene metode za izračunavanje gubitka topline zgrade prikazane su u nastavku:

Još jedna opcija za izračunavanje curenja topline u tipičnoj privatnoj kući:

Ovaj video opisuje značajke cirkulacije nositelja energije za grijanje kuće:

Toplinski proračun sustava grijanja individualne je prirode i mora se izvesti kompetentno i pažljivo. Što su točniji izračuni, to će manje vlasnici seoske kuće morati preplatiti tijekom rada.

Imate li iskustva u izvođenju toplinskih proračuna sustava grijanja? Ili još uvijek imate pitanja o temi? Podijelite svoje mišljenje i ostavite komentare. Blok povratnih informacija nalazi se ispod.