Термално натоварване за отопление и други параметри на

Тема этой статьи - определение тепловой нагрузки на отопление и прочих параметров, нуждающихся в расчете, для автономной отопительной системы. Материал ориентирован прежде всего на владельцев частных домов, далеких от теплотехники и нуждающихся в максимально простых формулах и алгоритмах.

Така че, по някакъв начин.

Съкращаване и точно изчисление

Необходимо е още от самото начало да се уточнят едно тънкостите на изчисленията: практически не е възможно да се изчислят абсолютно точните стойности на топлинните загуби през пода, тавана и стените, които трябва да бъдат компенсирани за отоплителната система. Можете да говорите само за известна степен на надеждност на оценките.

Причина - в том, что на теплопотери влияет слишком много факторов:

• Топлинно съпротивление на стените и всички слоеве на довършителните материали.
• Наличие или липса на студени мостове.
• Вятърът се издигаше и мястото на къщата на терена.
• Работата на вентилацията (която, от своя страна, отново зависи от силата и посоката на вятъра).
• Степента на вулканизация на прозорците и стените.

Има добри новини. На практика всички модерни отоплителни котли и разпределени отоплителни системи (топло подове, електрически и газови конвектори и др.) Се доставят с термостати, които регулират потреблението на топлина в зависимост от температурата в стаята.

От практическа гледна точка това означава, че излишната топлинна мощност ще се отрази единствено върху режима на отопление: да се каже, че 5 kWh топлина ще бъде дадена не за един час непрекъсната работа с мощност 5 kW, а за 50 минути работа с мощност 6 kW. Следващите 10 минути котелът или друго отоплително устройство ще се държи в режим на готовност, без да консумира електричество или енергия.

Следовательно: в случае вычисления тепловой нагрузки наша задача - определить ее минимально допустимое значение.

Единственото изключение от общото правило е свързано с експлоатацията на класическите котли на твърдо гориво и се дължи на факта, че намаляването на техния топлинен капацитет е свързано със сериозен спад на ефективността поради непълното изгаряне на гориво. Проблемът се решава чрез инсталиране на топлинен акумулатор във веригата и нарязване на нагревателите с термични глави.

Котелът след разгарянето работи при пълна мощност и с максимална ефективност, докато изгаряните въглища или дърва за огрев не се изгарят напълно; тогава топлината, натрупана от топлинния акумулатор, се измерва, за да се поддържа оптималната стайна температура.

Большая часть прочих нуждающихся в расчете параметров тоже допускает некоторую избыточность. Впрочем, об этом - в соответствующих разделах статьи.

Списък на параметрите

И така, какво точно трябва да разчитаме?

• Общият топлинен товар за отопление на къщата. Тя съответства на минималната необходима мощност на котела или общата мощност на устройствата в разпределената отоплителна система.
• Необходимост от топлина в отделна стая.
• Брой секции на сектора и размера на регистъра, съответстващ на определена стойност на топлинната мощност.

Моля, обърнете внимание: при готови нагреватели (конвектори, радиатори за плочки и др.) Производителите обикновено посочват общата топлинна мощност в придружаващата документация.

• Диаметърът на тръбопровода, способен да осигури необходимия топлинен поток при нагряване на вода.
• Параметри на циркулационната помпа, която задвижва охлаждащата течност във веригата с посочените параметри.
• Размерът на разширителния резервоар, който компенсира топлинното разширение на охлаждащата течност.

Пристъпваме към формулите.

Топлинно натоварване

Один из основных факторов, влияющих на ее значение - степень утепления дома. СНиП 23-02-2003, регламентирующий тепловую защиту зданий, нормирует этот фактор, выводя рекомендованные значения теплового сопротивления ограждающих конструкций для каждого региона страны.

Предлагаме два начина за извършване на изчисления: за сгради, които отговарят на SNiP 23-02-2003, и за къщи с нерегулирана термична устойчивост.

Номинално топлинно съпротивление

Инструкциите за изчисляване на топлинната мощност в този случай са както следва:

• За базовата стойност се вземат 60 вата на 1 м3 пълни (включително стени) от обема на къщата.
• За всяка от прозорците тази стойност допълнително се допълва с 100 вата топлина. Для каждой ведущей на улицу двери - 200 ватт.

• За компенсиране на нарастващите загуби в студените райони се използва допълнителен коефициент.

Давайте в качестве примера выполним расчет для дома размерами 12*12*6 метров с двенадцатью окнами и двумя дверьми на улицу, расположенного в Севастополе (средняя температура января - +3С).

1. Отопляемият обем е 12 * 12 * 6 = 864 кубически метра.
2. Основната топлинна мощност е 864 * 60 = 51840 вата.
3. Прозорците и вратите леко ще увеличат: 51840+ (12 * 100) + (2 * 200) = 53440.
4. Изключително мекият климат, дължащ се на близостта на морето, ще ни принуди да използваме регионален коефициент от 0,7. 53440 * 0.7 = 37408 Вт. На тази стойност можете да се ориентирате.

Ненормализирано термично съпротивление

Какво ще стане, ако качеството на изолацията на къщата е значително по-добро или по-лошо от препоръчаното? В този случай може да се използва формула за формата Q = V * Dt * K / 860 за оценка на топлинния товар.

В него:

• Q - заветная тепловая мощность в киловаттах.
• V - отапливаемый объем в кубометрах.
• Dt - разница температур между улицей и домом. Обычно берется дельта между рекомендованным СНиП значением для внутренних помещений (+18 - +22С) и средним минимумом уличной температуры в наиболее холодный месяц за последние несколько лет.

Уточним: рассчитывать на абсолютный минимум в принципе правильнее; однако это будет означать избыточные расходы на котел и отопительные приборы, полная мощность которых будет востребована лишь раз в несколько лет. Цена незначительного занижения расчетных параметров - некоторое падение температуры в помещении в пик холодов, которое несложно компенсировать включением дополнительных обогревателей.

• К - коэффициент утепления, который можно взять из приведенной ниже таблицы. Промежуточные значения коэффициента выводятся аппроксимацией.

Нека повторим изчисленията за нашата къща в Севастопол, като посочим, че стените й са зидария с дебелина 40 см от черупката (порестата седиментна скала) без външна украса, а остъкляването е направено от стъклопакети с двоен стъклопакет.

1. фактор утепления примем равным 1,2.
2. Обемът на къщата, която изчислихме по-рано; тя е равна на 864 m3.
3. Внутреннюю температуру примем равной рекомендованным СНиП для регионов с нижним пиком температур выше -31С - +18 градусам. Сведения о среднем минимуме любезно подскажет всемирно известная интернет-энциклопедия: он равен -0,4С.
4. Расчет, таким образом, будет иметь вид Q = 864 * (18 - -0,4) * 1,2 / 860 = 22,2 КВт.

Както е лесно да се види, изчислението даде резултат, различен от получения по първия алгоритъм, половин пъти. Причината, на първо място, е, че средният минимум, който използваме, се различава значително от абсолютния минимум (около -25 ° C). Увеличаването на делта на температурите с един и половин фактор би увеличило очакваното потребление на топлинна енергия от сградата със същото количество.

Gigakalorii

В расчетах количества тепловой энергии, получаемой зданием или помещением, наряду с киловатт-часами используется еще одна величина - гигакалория. Она соответствует количеству тепла, необходимому для нагрева 1000 тонн воды на 1 градус при давлении в 1 атмосферу.

Как да преизчислим киловата топлоенергия в гигакалория от консумирана топлина? Това е просто: една гигакалория е 1162.2 kWh. Така при максимална топлинна мощност от 54 kW, максималното почасово нагряване е 54 / 1162.2 = 0.046 Gcal / час.

Полезно: для каждого региона страны местными властями нормируется потребление тепла в гигакалориях на квадратный метр площади в течение месяца. Среднее по РФ значение  - 0,0342 Гкал/м2 в месяц.

стая

Как да изчислим търсенето на топлина за отделна стая? Тук се използват същите изчислителни схеми, които за цялата къща, с единственото изменение. Ако стаята е свързана с отопляема стая без собствени отоплителни уреди, тя е включена в изчислението.

Така, ако коридор с размери 1,2 * 4 * 3 метра е в съседство с помещение с размери 4 * 5 * 3 метра, топлообменът на нагревателя се изчислява за обем от 4 * 5 * 3 + 1,2 * 4 * 3 = 60 + 14, 4 = 74,4 m3.

Отоплителни уреди

Радиатори със сечение

По принцип информацията за топлинния поток на секция винаги може да бъде намерена на уеб сайта на производителя.

Ако не е известно, можете да се съсредоточите върху следните приблизителни стойности:

• Чугунная секция - 160 Вт.
• Биметаллическая секция - 180 Вт.
• Алюминиевая секция - 200 Вт.

Както винаги, има много тънкости. При странично свързване на радиатора с 10 или повече секции, разпространението на температурите между проксималния към тръбопровода и крайните секции ще бъде много важно.

Въпреки това: ефектът ще бъде намален до никой, ако връзките са свързани диагонално или отдолу надолу.

В допълнение, обикновено производителите на нагреватели показват мощността за много специфичен делта на температурите между радиатора и въздуха, равна на 70 градуса. Зависимостта на топлинния поток от Dt е линейна: ако батерията е с 35 градуса по-гореща от въздуха, топлинната мощност на батерията ще бъде точно половината от обявената.

Например, ако температурата на въздуха в помещението е + 20 ° C и температурата на охлаждащата течност е + 55 ° C, мощността на алуминиевата секция със стандартен размер ще бъде 200 / (70/35) = 100 watt. За да осигурите мощност от 2 кВт, ще ви трябва 2000/100 = 20 секции.

регистри

Отделен списък на нагревателите са самоизработени регистри.

По очевидни причини, производителите не могат да посочат своята топлинна мощност; Въпреки това е лесно да се изчисли сам.

• За първата част на регистъра (хоризонтална тръба с известни размери), мощността е равна на продукта на външния си диаметър и дължина в метри, делта на температурата между охлаждащата течност и въздуха в градуси и постоянен коефициент от 36,5356.
• За следващите секции в горния топъл въздух се използва допълнителен коефициент от 0,9.

Давайте разберем очередной пример - вычислим значение теплового потока для четырехрядного регистра с диаметром секции 159 мм, длиной 4 метра и температурой в 60 градусов в комнате с внутренней температурой +20С.

1. Делта на температурите в нашия случай е 60-20 = 40C.
2. Преминаваме диаметъра на тръбата на метри. 159 мм = 0.159 м.
3. Изчислете топлинната мощност на първата секция. Q = 0.159 * 4 * 40 * 36.5356 = 929.46 вата.
4. За всеки следващ раздел мощността ще бъде 929,46 * 0,9 = 836,5 вата.
5. Общият капацитет ще бъде 929.46 + (836.5 * 3) = 3500 (с закръгляване) вата.

Диаметър на тръбопровода

Как да се определи минималната стойност на вътрешния диаметър на тръбата за пълнене или захранване на нагревателя? Няма да се качим в джунглата и да използваме таблица, съдържаща крайните резултати за разликата между захранването и връщането на 20 градуса. Тази стойност е типична за автономните системи.

Максималната скорост на потока на охлаждащата течност не трябва да надвишава 1,5 m / s, за да се избегне появата на шум; по-често ориентирани със скорост 1 m / s.

Например, за котел с мощност от 20 kW, минималният вътрешен диаметър на пълнежа при дебит 0,8 m / s ще бъде 20 mm.

Забележка: Вътрешният диаметър е близо до DN (условен проход) на стоманената тръба. Пластмасовите и металопластичните тръби обикновено са маркирани с външен диаметър, който е 6-10 мм по-голям от вътрешния. По този начин полипропиленова тръба с диаметър 26 mm има вътрешен диаметър 20 mm.

Циркулационна помпа

Два параметъра на помпата са важни за нас: нейното налягане и производителност. В частна къща, с разумно удължаване на контура, минималното налягане за най-евтините помпи е 2 метра (0,2 kgf / cm2): това е стойността на разликата, която осигурява циркулацията на отоплителната система за жилищни сгради.

Необходимият капацитет се изчислява по формулата G = Q / (1,163 * Dt).

В него:

• G - производительность (м3/час).
• Q - мощность контура, в который устанавливается насос (КВт).
• Dt - перепад температур между прямым и обратным трубопроводами в градусах (в автономной системе типично значение Dt=20С).

За схема с термично натоварване от 20 киловата, със стандартен делта на температурите, проектният капацитет ще бъде 20 / (1,163 * 20) = 0,86 m3 / h.

Разширителен резервоар

Один из параметров, нуждающихся в расчете для автономной системы - объем расширительного бачка.

Точното изчисление се основава на доста дълга серия от параметри:

• Температуре и типе теплоносителя. фактор расширения зависит не только от степени нагрева батарей, но и от того, чем они заполнены: водно-гликолевые смеси расширяются сильнее.
• Максимално работно налягане в системата.
• Натоварващото налягане на резервоара, което от своя страна зависи от хидростатичното налягане на веригата (височината на горната точка на контура над разширителния резервоар).

Есть, однако, один нюанс, позволяющий сильно упростить расчет. Если занижение объема бачка приведет в лучшем случае к постоянному срабатыванию предохранительного клапана, а в худшем - к разрушению контура, то его избыточный объем ничем не повредит.

Ето защо обикновено се взема резервоар с капацитет, равен на 1/10 от общото количество охлаждаща течност в системата.

Съвет: За да разберете обема на веригата, просто я напълнете с вода и я слейте в мерителна чашка.

Заключение

Надяваме се, че горепосочените схеми за изчисляване ще опростят живота на читателя и ще му помогнат да се освободи от много проблеми. Както обикновено, видеоклипът, приложен към статията, ще му предостави допълнителна информация.

Успех!