Uporaba vode kot hladilne tekočine v ogrevalnem sistemu je ena najbolj priljubljenih možnosti za oskrbo vašega doma s toploto v hladni sezoni. Potrebno je le pravilno načrtovati in nato dokončati namestitev sistema. V nasprotnem primeru pri visokih stroških goriva ogrevanje ne bo učinkovito, kar je, kot vidite, pri današnjih cenah energije izredno nezanimivo.
Nemogoče je samostojno izračunati ogrevanje vode (v nadaljevanju - CBO) brez uporabe specializiranih programov, saj izračuni uporabljajo zapletene izraze, katerih vrednosti ni mogoče določiti z običajnim kalkulatorjem. V tem članku bomo podrobno analizirali algoritem za izvedbo izračunov, podali ustrezne formule, upoštevajoč potek izračunov na določenem primeru.
Dodatno gradivo bo dopolnjeno s tabelami z vrednostmi in referenčnimi kazalniki, ki so potrebni med izračuni, tematskimi fotografijami in videoposnetkom, v katerem je prikazan jasen primer izračuna s pomočjo programa.
Izračun toplotne bilance ohišja
Za uvedbo ogrevalne naprave, kjer voda deluje kot krožna snov, je treba najprej narediti natančne hidravlične izračune.
Pri načrtovanju, izvedbi katerega koli sistema ogrevanja je treba poznati toplotno bilanco (v nadaljevanju - TB). Poznavanje toplotne moči za vzdrževanje temperature v prostoru, lahko izberete pravo opremo in pravilno porazdelite njeno obremenitev.
V zimskem času prostor utrpi določene toplotne izgube (v nadaljevanju - TP). Glavnina energije gre skozi ograjene elemente in prezračevalne odprtine. Neznatni stroški so za infiltracijo, ogrevanje predmetov itd.
Galerija slik
Fotografija s
Izračun ogrevanja vode
Obračunavanje ogrevanja dohodnega zraka
Prezračeno mešanje s svežim zrakom
Obračunavanje izgub pri pripravi tople vode
Izračun učinkovitosti goriva, predelanega v kotlu
Ena od možnosti za ogrevalni krog
Odprti sistem ekspanzijske posode
TP so odvisne od plasti, ki jih sestavljajo ograjne konstrukcije (v nadaljevanju - OK). Sodobni gradbeni materiali, zlasti izolacija, imajo nizek koeficient toplotne prevodnosti (v nadaljevanju CT), zato se skozi njih odvaja manj toplote. Za hiše istega območja, vendar z drugačno strukturo OK, se stroški toplote razlikujejo.
Poleg določitve TP je pomembno izračunati tudi TB doma. Kazalnik upošteva ne le količino energije, ki zapusti sobo, temveč tudi količino potrebne moči za vzdrževanje določenih stopenjskih ukrepov v hiši.
Najbolj natančne rezultate zagotavljajo specializirani programi, namenjeni graditeljem. Zahvaljujoč njim je mogoče upoštevati več dejavnikov, ki vplivajo na TP.
Največ toplote zapusti prostor skozi stene, tla, streho, najmanj - skozi vrata, okenske odprtine
Z visoko natančnostjo lahko izračunate TP doma s pomočjo formul.
Skupna poraba toplote v hiši se izračuna z enačbo:
Q = Qv redu + Qv,
Kje Vv redu - količina toplote, ki zapusti prostor skozi OK; Vv - stroški toplotnega prezračevanja
Izgube zaradi prezračevanja se upoštevajo, če ima zrak, ki vstopa v prostor, nižjo temperaturo.
Izračuni običajno upoštevajo v redu, vstopajo na eno stran ulice. To so zunanje stene, tla, streha, vrata in okna.
Splošno TP Qv redu enako vsoti TP vsakega OK, to je:
Vv redu = ∑Qst + ∑Qokn + ∑Qdv + ∑Qptl + ∑Qpl,
Kje:
- Vst - vrednost sten TP;
- Vokn - TP okna;
- Vdv - TP vrata;
- Vptl - TP strop;
- Vpl - TP tla.
Če ima tla ali strop neenakomerno strukturo na celotnem območju, se TP izračuna za vsako mesto posebej.
Izračun toplotne izgube skozi OK
Za izračune so potrebne naslednje informacije:
- stenska zgradba, uporabljeni materiali, njihova debelina, CT;
- zunanja temperatura ob izjemno hladni petdnevni zimi v mestu;
- OK območje;
- orientacija v redu;
- Priporočljiva temperatura doma pozimi.
Za izračun TP morate najti skupno toplotno upornost Rv redu. Če želite to narediti, ugotovite toplotno upornost R1, R2, R3, ..., Rn vsak sloj je v redu.
Koeficient Rn izračunano po formuli:
Rn = B / k,
V formuli: B - debelina sloja v mm, k - CT vsakega sloja.
Skupni R lahko določimo z izrazom:
R = ∑Rn
Proizvajalci vrat in oken ponavadi v potnem listu do izdelka navedejo koeficient R, zato ga ni treba posebej izračunati.
Toplotne odpornosti oken ni mogoče izračunati, ker tehnični list že vsebuje potrebne podatke, kar poenostavlja izračun TP
Splošna formula za izračun TP skozi OK je naslednja:
Vv redu = ∑S × (tvnt - tnar) × R × l,
V izrazu:
- S - območje v redu, m2;
- tvnt - želeno sobno temperaturo;
- tnar - zunanja temperatura zraka;
- R - koeficient upora, izračunan ločeno ali vzet iz potnega lista izdelka;
- l - koeficient rafiniranosti ob upoštevanju orientacije sten glede na kardinalne točke.
Izračun TB vam omogoča, da izberete opremo potrebne zmogljivosti, kar odpravlja verjetnost toplotnega primanjkljaja ali njegovega presežka. Primanjkljaj toplotne energije nadomestimo s povečanjem pretoka zraka skozi prezračevanje, presežek - z namestitvijo dodatne ogrevalne opreme.
Stroški toplotnega prezračevanja
Splošna formula za izračun TP za prezračevanje je naslednja:
Vv = 0,28 × Ln × pvnt × c × (tvnt - tnar),
Spremenljivke imajo v izrazu naslednje pomene:
- Ln - dohodni zračni stroški;
- strvnt - gostota zraka pri določeni temperaturi v prostoru;
- c - toplotna kapaciteta zraka;
- tvnt - temperatura v hiši;
- tnar - zunanja temperatura zraka.
Če je v stavbi nameščeno prezračevanje, potem parameter Ln vzeti iz tehničnih značilnosti naprave. Če ni prezračevanja, se vzame standardni indikator specifične izmenjave zraka, enak 3 m3 v uri.
Na podlagi tega Ln izračunano po formuli:
Ln = 3 × Spl,
V izražanju Spl - talna površina.
2% vseh toplotnih izgub je posledica infiltracije, 18% - prezračevanja. Če je prostor opremljen s prezračevalnim sistemom, se TP pri prezračevanju upoštevajo pri izračunih, infiltracija pa se ne upošteva.
Nato izračunajte gostoto zraka pvnt pri določeni temperaturi tvnt.
To lahko storite po formuli:
strvnt = 353 / (273 + tvnt),
Specifična toplotna zmogljivost c = 1.0005.
Če je prezračevanje ali infiltracija neorganizirana, obstajajo razpoke ali luknje v stenah, potem je treba izračun TP skozi luknje zaupati posebnim programom.
V našem drugem članku smo podali podroben primer izračuna toplotne tehnike stavbe s konkretnimi primeri in formulami.
Primer izračuna toplotne bilance
Razmislite o hiši, visoki 2,5 m, široki 6 m in dolgi 8 m, ki se nahaja v mestu Okha na območju Sahalina, kjer termometer termometra v izjemno hladnem 5-dnevnem obdobju pade na -29 stopinj.
Kot rezultat merjenja je bila temperatura tal nastavljena na +5. Priporočena temperatura znotraj konstrukcije je +21 stopinj.
Najbolj priročno je na papirju prikazati hišni diagram, ki navaja ne le dolžino, širino in višino stavbe, temveč tudi orientacijo glede na kardinalne točke, pa tudi lokacijo, dimenzije oken in vrat
Stene zadevne hiše sestavljajo:
- opečna opeka z debelino B = 0,51 m, CT k = 0,64;
- mineralna volna B = 0,05 m, k = 0,05;
- Obloge B = 0,09 m, k = 0,26.
Pri določanju k je bolje uporabiti tabele, predstavljene na proizvajalčevem spletnem mestu, ali poiskati podatke v tehničnem potnem listu izdelka.
Če poznamo toplotno prevodnost, je mogoče izbrati najučinkovitejše materiale s stališča toplotne izolacije. Na podlagi zgornje tabele je v gradbeništvu najbolj priporočljivo uporabiti plošče iz mineralne volne in ekspandiranega polistirena
Tla so sestavljena iz naslednjih slojev:
- OSB plošče B = 0,1 m, k = 0,13;
- mineralna volna B = 0,05 m, k = 0,047;
- cementni estrih B = 0,05 m, k = 0,58;
- polistirenska pena B = 0,06 m, k = 0,043.
V hiši ni kleti, tla pa imajo enako strukturo na celotnem območju.
Strop je sestavljen iz plasti:
- listi za suhozid B = 0,025 m, k = 0,21;
- izolacija B = 0,05 m, k = 0,14;
- strešna plošča B = 0,05 m, k = 0,043.
Izhodov na podstrešje ni.
V hiši je le 6 dvokomornih oken z I-steklom in argonom. Iz tehničnega potnega lista za izdelke je razvidno, da je R = 0,7. Okna imajo dimenzije 1,1x1,4 m.
Vrata imajo dimenzije 1x2,2 m, indikator R = 0,36.
1. korak - izračun izgube toplote na steni
Stene na celotnem območju so sestavljene iz treh plasti. Najprej izračunamo njihovo skupno toplotno upornost.
Zakaj uporabljati formulo:
R = ∑Rn,
in izraz:
Rn = B / k
Glede na prvotne informacije dobimo:
Rst = 0.51/0.64 + 0.05/0.05 + 0.09/0.26 = 0.79 +1 + 0.35 = 2.14
Ko smo se naučili R, lahko začnemo izračunavati TP severne, južne, vzhodne in zahodne stene.
Dodatni dejavniki upoštevajo posebnosti lokacije sten glede na kardinalne točke. Običajno se v severnem delu v hladnem vremenu oblikuje "vrtnica vetra", zaradi česar bodo TP na tej strani višje kot na drugih
Izračunamo površino severne stene:
Ssev.sten = 8 × 2.5 = 20
Nato nadomestitev v formulo Vv redu = ∑S × (tvnt - tnar) × R × l in glede na to, da je l = 1,1, dobimo:
Vsev.sten = 20 × (21 + 29) × 1.1 × 2.14 = 2354
Območje južne stene Syuch.st = Ssev.st = 20.
V steno ni vgrajenih oken ali vrat, zato glede na koeficient l = 1 dobimo naslednji TP:
Vyuch.st = 20 × (21 +29) × 1 × 2.14 = 2140
Za zahodno in vzhodno steno je koeficient l = 1,05. Zato lahko najdete skupno površino teh sten, to je:
Szap.st + Svost.st = 2 × 2.5 × 6 = 30
V stene je vgrajenih 6 oken in ena vrata. Izračunajte skupno površino oken in S vrat:
Sokn = 1.1 × 1.4 × 6 = 9.24
Sdv = 1 × 2.2 = 2.2
Določite S stene brez S oken in vrat:
Svost + zap = 30 – 9.24 – 2.2 = 18.56
Izračunamo skupno TP vzhodne in zahodne stene:
Vvost + zap =18.56 × (21 +29) × 2.14 × 1.05 = 2085
Po prejemu rezultatov izračunamo količino toplote, ki ostane skozi stene:
Qst = Qsev.st + Qyuch.st + Qvost + zap = 2140 + 2085 + 2354 = 6579
Skupna skupna TP sten je 6 kW.
Korak # 2 - izračun TP oken in vrat
Okna so nameščena na vzhodni in zahodni steni, zato je pri izračunu koeficienta l = 1,05. Znano je, da je struktura vseh struktur enaka in R = 0,7.
Z vrednostmi zgornjega območja dobimo:
Vokn = 9.24 × (21 +29) × 1.05 × 0.7 = 340
Vemo, da za vrata R = 0,36 in S = 2,2 določimo njihov TP:
Vdv = 2.2 × (21 +29) × 1.05 × 0.36 = 42
Kot rezultat, 340 W toplote izhaja skozi okna in 42 W skozi vrata.
3. korak - določitev TP tal in stropa
Očitno bosta površina stropa in tal enaka in se izračuna na naslednji način:
Spol = Sptl = 6 × 8 = 48
Izračunamo skupno toplotno upornost tal ob upoštevanju njegove strukture.
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
Ob vedenju, da je temperatura tal tnar= + 5 in ob upoštevanju koeficienta l = 1 izračunamo tla Q:
Vpol = 48 × (21 – 5) × 1 × 3.4 = 2611
Zaokrožimo, dobimo, da toplotna izguba tal znaša približno 3 kW.
Pri izračunih TP je treba upoštevati plasti, ki vplivajo na toplotno izolacijo, na primer beton, plošče, opečna opeka, grelniki itd.
Določite toplotno upornost stropa Rptl in njegov Q:
- Rptl = 0.025/0.21 + 0.05/0.14 + 0.05/0.043 = 0.12 + 0.71 + 0.35 = 1.18
- Vptl = 48 × (21 +29) × 1 × 1.18 = 2832
Iz tega sledi, da skozi strop in tla gre skoraj 6 kW.
4. korak - izračunajte prezračevanje TP
Organizira se notranje prezračevanje, izračunano po formuli:
Vv = 0,28 × Ln × pvnt × c × (tvnt - tnar)
Glede na tehnične značilnosti je specifični prenos toplote 3 kubične metre na uro, to je:
Ln = 3 × 48 = 144.
Za izračun gostote uporabimo formulo:
strvnt = 353 / (273 + tvnt).
Izračunana sobna temperatura je +21 stopinj.
TP prezračevanje se ne izračuna, če je sistem opremljen z napravo za ogrevanje zraka
Z zamenjavo znanih vrednosti dobimo:
strvnt = 353/(273+21) = 1.2
Podatke, dobljene v zgornji formuli, nadomestimo:
Vv = 0.28 × 144 × 1.2 × 1.005 × (21 – 29) = 2431
Glede na prezračevalno TP bo skupni Q stavbe:
Q = 7000 + 6000 + 3000 = 16000.
Pretvarjamo v kW dobimo skupno toplotno izgubo 16 kW.
Galerija slik
Fotografija s
Izračun kurilne vrednosti goriva
Določitev količine toplote med zgorevanjem premoga
Sposobnost kurjenja drva
Najboljša možnost je uporaba modrega goriva
Značilnosti izračuna CBO
Ko najdejo indikator TP, nadaljujejo s hidravličnim izračunom (v nadaljevanju - GR).
Na podlagi tega se pridobijo podatki o naslednjih kazalnikih:
- optimalni premer cevi, ki lahko ob padcu tlaka prenese določeno količino hladilne tekočine;
- pretok hladilne tekočine na določenem območju;
- hitrost vode;
- vrednost upora.
Pred začetkom izračunov za poenostavitev izračunov upodabljajo prostorski diagram sistema, na katerem so vsi njegovi elementi razporejeni vzporedno drug z drugim.
Diagram prikazuje ogrevalni sistem z zgornjim ožičenjem, gibanje hladilne tekočine je slepa ulica
Razmislite o glavnih fazah izračuna ogrevanja vode.
GR glavnega obtočnega obroča
Metodologija za izračun GR temelji na predpostavki, da so v vseh dvigalih in vejah temperaturni padci enaki.
Algoritem izračuna je naslednji:
- Na prikazanem diagramu se ob upoštevanju izgube toplote toplotne obremenitve uporabljajo za grelne naprave, dvižne naprave.
- Na podlagi sheme izberite glavni obtočni obroč (v nadaljevanju HCC). Posebnost tega obroča je, da v njem krožni tlak na enoto dolžine obroča vzame najmanj vrednost.
- HCC je razdeljen na odseke s konstantno porabo toplote. Za vsak odsek navedite številko, toplotno obremenitev, premer in dolžino.
V navpičnem enocevnem sistemu je obroč, skozi katerega prehaja najbolj obremenjen dvižni kanal med zastojom ali sočasnim gibanjem vode po omrežju. Podrobneje smo se pogovarjali o povezovanju obtočnih obročev v enocevnem sistemu in izbiri glavnega v naslednjem članku. Posebno pozornost smo namenili vrstnem redu izračunov, za natančnost smo uporabili poseben primer.
V navpičnih sistemih dvocevnega tipa fcc prehaja skozi spodnjo grelno napravo, ki ima največjo obremenitev med slepo ulico ali s tem povezanim gibanjem vode
V vodoravnem sistemu enocevne vrste mora imeti fcc najnižji obtočni tlak in enoto dolžine obroča. Pri sistemih z naravno cirkulacijo je stanje podobno.
Z dvižnimi ploščicami GR navpičnega sistema enocevne vrste se pretočni nastavljivi dvižni dvižniki, ki imajo v svoji sestavi poenotena vozlišča, štejejo za en krog. Pri dvižnih vodih z zapiralnimi odseki se izvede ločitev ob upoštevanju porazdelitve vode v cevovodu vsakega instrumentnega vozlišča.
Poraba vode na določenem mestu se izračuna po formuli:
Gkont = (3,6 × Qkont × β1 × β2) / ((tr - t0) × c)
Abecedni znaki v izrazu prevzamejo naslednje pomene:
- Vkont - toplotna obremenitev vezja;
- β1, β2 - dodatni tabelarni koeficienti ob upoštevanju prenosa toplote v prostoru;
- c - toplotna kapaciteta vode je 4.187;
- tr - temperatura vode v dovodnem vodu;
- t0 - temperatura vode v povratnem vodu.
Ko določimo premer in količino vode, je treba vedeti hitrost njenega gibanja in vrednost upornosti R. Vsi izračuni so najbolj priročno izvedeni s pomočjo posebnih programov.
GH sekundarnega obtočnega obroča
Po GR glavnega obroča se določi tlak v majhnem obtočnem obroču, ki se tvori skozi njegove najbližje dvižne vodi, pri čemer se upošteva, da se izgube tlaka lahko razlikujejo za največ 15% pri zaporni shemi in za največ 5% pri prehodnem.
Če izgube tlaka ni mogoče povezati, namestite plinski čistilnik, katerega premer se izračuna s programskimi metodami.
Izračun baterij radiatorjev
Vrnimo se k načrtu hiše, ki se nahaja zgoraj. Z izračuni so ugotovili, da bo za vzdrževanje toplotne bilance potrebno 16 kW energije. V tej hiši je 6 prostorov za različne namene - dnevna soba, kopalnica, kuhinja, spalnica, hodnik, predsoba.
Na podlagi dimenzij konstrukcije lahko izračunate prostornino V:
V = 6 × 8 × 2,5 = 120 m3
Nato morate poiskati količino toplotne moči na m3. Za to je treba Q deliti z najdeno prostornino, to je:
P = 16000/120 = 133 W na m3
Nato morate določiti, koliko toplotne moči je potrebno za eno sobo. V diagramu je bila površina vsake sobe že izračunana.
Določite glasnost:
- kopalnica – 4.19×2.5=10.47;
- dnevna soba – 13.83×2.5=34.58;
- kuhinja – 9.43×2.5=23.58;
- spalnica – 10.33×2.5=25.83;
- hodnik – 4.10×2.5=10.25;
- hodnik – 5.8×2.5=14.5.
Pri izračunih morate upoštevati tudi prostore, v katerih ni ogrevalnih baterij, na primer hodnik.
Hodnik se segreva na pasiven način, toplota bo vanj vstopila zaradi kroženja toplotnega zraka med gibanjem ljudi, skozi vrata itd.
Določite potrebno količino toplote za vsak prostor, pomnožite prostornino prostora z indikatorjem R.
Dobimo potrebno moč:
- za kopalnico - 10,47 × 133 = 1392 W;
- za dnevno sobo - 34,58 × 133 = 4599 W;
- za kuhinjo - 23,58 × 133 = 3136 W;
- za spalnico - 25,83 × 133 = 3435 W;
- za hodnik - 10,25 × 133 = 1363 W;
- za hodnik - 14,5 × 133 = 1889 W.
Nadaljujemo k izračunu radiatorskih baterij. Uporabili bomo aluminijaste radiatorje, katerih višina je 60 cm, moč pri temperaturi 70 je 150 vatov.
Izračunamo potrebno število radiatorskih baterij:
- kopalnica – 1392/150=10;
- dnevna soba – 4599/150=31;
- kuhinja – 3136/150=21;
- spalnica – 3435/150=23;
- hodnik – 1889/150=13.
Skupaj potrebno: 10 + 31 + 21 + 23 + 13 = 98 radiatorskih baterij.
Na našem spletnem mestu so tudi drugi članki, v katerih smo podrobno preučili postopek za izvedbo toplotnega izračuna ogrevalnega sistema, korak za korakom izračuna moči radiatorjev in ogrevalnih cevi. In če vaš sistem predpostavlja prisotnost toplih tal, potem boste morali opraviti dodatne izračune.
Vsa ta vprašanja so podrobneje opisana v naših naslednjih člankih:
- Toplotni izračun ogrevalnega sistema: kako pravilno izračunati obremenitev na sistemu
- Izračun grelnih radiatorjev: kako izračunati potrebno število in moč baterij
- Izračun prostornine cevi: načela izračuna in pravila za izračun v litrih in kubičnih metrih
- Kako narediti izračun toplega poda na primeru vodnega sistema
- Izračun cevi za talno ogrevanje: vrste cevi, metode in korak polaganja + izračun pretoka
V videoposnetku si lahko ogledate primer izračuna ogrevanja vode, ki se izvaja s pomočjo programa Valtec:
Hidravlične izračune je najbolje izvesti s pomočjo posebnih programov, ki zagotavljajo visoko natančnost izračunov, upoštevajte vse nianse zasnove.
Ali ste specializirani za izračun ogrevalnih sistemov, ki uporabljajo vodo kot hladilno sredstvo in želite svoj članek dopolniti s koristnimi formulami, deliti profesionalne skrivnosti?
Ali se morda želite osredotočiti na dodatne izračune ali opozoriti na netočnosti v naših izračunih? Prosimo, da napišete svoje komentarje in priporočila v blok pod člankom.