Ūdens sildīšanas aprēķins: formulas, noteikumi, īstenošanas piemēri
Ūdens kā dzesēšanas šķidruma izmantošana apkures sistēmā ir viens no populārākajiem variantiem, kā nodrošināt savu māju ar siltumu aukstajā sezonā.Jums vienkārši nepieciešams pareizi izstrādāt un pēc tam instalēt sistēmu. Pretējā gadījumā apkure būs neefektīva pie augstām degvielas izmaksām, kas, redz, pie mūsdienu enerģijas cenām ir ārkārtīgi neinteresanti.
Nav iespējams patstāvīgi aprēķināt ūdens sildīšanu (turpmāk tekstā WHE), neizmantojot specializētas programmas, jo aprēķinos tiek izmantotas sarežģītas izteiksmes, kuru vērtības nevar noteikt, izmantojot parasto kalkulatoru. Šajā rakstā mēs detalizēti analizēsim aprēķinu veikšanas algoritmu, parādīsim izmantotās formulas un apsvērsim aprēķinu gaitu, izmantojot konkrētu piemēru.
Mēs papildināsim iesniegto materiālu ar tabulām ar vērtībām un atsauces rādītājiem, kas nepieciešami, veicot aprēķinus, tematiskām fotogrāfijām un video, kas parāda skaidru aprēķinu piemēru, izmantojot programmu.
Raksta saturs:
Mājokļa konstrukcijas siltuma bilances aprēķins
Lai ieviestu apkures iekārtu, kurā ūdens ir cirkulācijas līdzeklis, vispirms ir jāprecizē hidrauliskie aprēķini.
Izstrādājot un ieviešot jebkuru apkures veida sistēmu, ir jāzina siltuma bilance (turpmāk tekstā TB).Zinot siltuma jaudu, lai uzturētu temperatūru telpā, jūs varat izvēlēties pareizo aprīkojumu un pareizi sadalīt tā slodzi.
Ziemā telpai ir noteikti siltuma zudumi (turpmāk HL). Lielākā daļa enerģijas iziet caur norobežojošiem elementiem un ventilācijas atverēm. Nelielas izmaksas rodas par infiltrāciju, objektu apsildīšanu utt.
TP ir atkarīgi no slāņiem, kas veido norobežojošās konstrukcijas (turpmāk tekstā OK). Mūsdienu būvmateriāliem, jo īpaši izolācijas materiāliem, ir zems līmenis siltumvadītspējas koeficients (turpmāk tekstā CT), kuru dēļ caur tiem tiek zaudēts mazāk siltuma. Mājām vienā platībā, bet ar dažādām OK konstrukcijām siltuma izmaksas būs atšķirīgas.
Papildus TP noteikšanai ir svarīgi aprēķināt arī mājas TB. Indikators ņem vērā ne tikai enerģijas daudzumu, kas iziet no telpas, bet arī jaudas daudzumu, kas nepieciešams noteiktu temperatūras līmeņu uzturēšanai mājā.
Visprecīzākos rezultātus nodrošina būvniekiem izstrādātas specializētas programmas. Pateicoties tiem, ir iespējams ņemt vērā vairāk TP ietekmējošo faktoru.
Ar augstu precizitāti jūs varat aprēķināt mājas TP, izmantojot formulas.
Mājas kopējās apkures izmaksas tiek aprēķinātas, izmantojot vienādojumu:
Q = Qlabi +Qv,
Kur Jlabi - siltuma daudzums, kas iziet no telpas caur OK; Jv — siltuma ventilācijas izmaksas.
Ventilācijas zudumi tiek ņemti vērā, ja telpā ieplūstošajam gaisam ir zemāka temperatūra.
Aprēķinos parasti tiek ņemti vērā OK ar vienu pusi pret ielu. Tās ir ārsienas, grīda, jumts, durvis un logi.
Ģenerālis TP Qlabi vienāds ar katra OK TP summu, tas ir:
Jlabi = ∑Qst +∑Qokn +∑Qdv +∑Qptl +∑Qpl,
Kur:
- Jst — sienu TP vērtība;
- Jokn — TP logi;
- Jdv — TP durvis;
- Jptl — griestu TP;
- Jpl — TP stāvs.
Ja grīdai vai griestiem ir atšķirīga struktūra visā platībā, tad TP aprēķina katrai sekcijai atsevišķi.
Siltuma zudumu aprēķins, izmantojot OK
Aprēķiniem jums būs nepieciešama šāda informācija:
- sienu uzbūve, izmantotie materiāli, to biezums, CT;
- āra temperatūra ārkārtīgi aukstā piecu dienu ziemā pilsētā;
- platība ir kārtībā;
- orientācija OK;
- ieteicamā temperatūra mājā ziemā.
Lai aprēķinātu TC, jums jāatrod kopējā termiskā pretestība Rlabi. Lai to izdarītu, jums jānoskaidro termiskā pretestība R1, R2, R3, …, Rn katrs slānis ir kārtībā.
R-faktorsn aprēķina pēc formulas:
Rn = B/k,
Formulā: B — slāņa biezums ir OK, mm, k — Katra slāņa CT skenēšana.
Kopējo R var noteikt ar izteiksmi:
R = ∑Rn
Durvju un logu ražotāji preces datu lapā parasti norāda R koeficientu, tāpēc nav nepieciešams to aprēķināt atsevišķi.
Vispārējā formula TP aprēķināšanai caur OK ir šāda:
Jlabi = ∑S × (tvnt -tnar) × R × l,
Izteicienā:
- S — apgabals OK, m2;
- tvnt - vēlamā istabas temperatūra;
- tnar — ārējā gaisa temperatūra;
- R — pretestības koeficients, kas aprēķināts atsevišķi vai ņemts no produkta datu lapas;
- l — precizējošs koeficients, kas ņem vērā sienu orientāciju attiecībā pret kardinālajiem virzieniem.
TB aprēķins ļauj izvēlēties nepieciešamās jaudas iekārtas, kas novērsīs siltuma deficīta vai pārpalikuma iespēju. Siltumenerģijas deficīts tiek kompensēts, palielinot gaisa plūsmu caur ventilāciju, pārpalikumu - uzstādot papildu apkures iekārtas.
Ventilācijas siltuma izmaksas
Vispārējā formula TP ventilācijas aprēķināšanai ir šāda:
Jv = 0,28 × Ln × lppvnt × c × (tvnt -tnar),
Izteiksmē mainīgajiem ir šāda nozīme:
- Ln — ienākošā gaisa patēriņš;
- lppvnt — gaisa blīvums pie noteiktas temperatūras telpā;
- c — gaisa siltumietilpība;
- tvnt - temperatūra mājā;
- tnar — ārējā gaisa temperatūra.
Ja ēkā ir ierīkota ventilācija, tad parametrs Ln ņemts no ierīces tehniskajām specifikācijām. Ja nav ventilācijas, tiek ņemts standarta īpatnējais gaisa apmaiņas ātrums 3 m.3 vienos.
Pamatojoties uz to, Ln aprēķina pēc formulas:
Ln = 3 × Spl,
Izteiksmē Spl - grīdas platība.
Tālāk jums jāaprēķina gaisa blīvums pvnt noteiktā istabas temperatūrā tvnt.
To var izdarīt, izmantojot formulu:
lppvnt = 353/(273+tvnt),
Īpatnējā siltumietilpība c = 1,0005.
Ja ventilācija vai infiltrācija ir neorganizēta, vai sienās ir plaisas vai caurumi, tad TP aprēķināšana caur urbumiem jāuztic īpašām programmām.
Citā mūsu rakstā mēs sniedzām detalizētu informāciju siltumtehnikas aprēķina piemērs ēkas ar konkrētiem piemēriem un formulām.
Siltuma bilances aprēķina piemērs
Apsveriet māju 2,5 m augstumā, 6 m platumā un 8 m garumā, kas atrodas Okhas pilsētā Sahalīnas reģionā, kur ārkārtīgi aukstā 5 dienu dienā termometra stabiņš noslīd līdz -29 grādiem.
Mērījumu rezultātā tika noteikta augsnes temperatūra +5. Ieteicamā temperatūra konstrukcijas iekšpusē ir +21 grāds.
Attiecīgās mājas sienas sastāv no:
- ķieģeļu mūra biezums B=0,51 m, CT k=0,64;
- minerālvate B=0,05 m, k=0,05;
- saskaras B=0,09 m, k=0,26.
Nosakot k, labāk izmantot ražotāja vietnē esošās tabulas vai atrast informāciju produkta datu lapā.
Grīdas segums sastāv no šādiem slāņiem:
- OSB plātnes B=0,1 m, k=0,13;
- minerālvate B=0,05 m, k=0,047;
- cementa segumi B=0,05 m, k=0,58;
- putupolistirols B=0,06 m, k=0,043.
Mājai nav pagraba, un grīdai ir vienāda struktūra visā teritorijā.
Griesti sastāv no slāņiem:
- ģipškartona loksnes B=0,025 m, k= 0,21;
- izolācija B=0,05 m, k=0,14;
- jumta segums B=0,05 m, k=0,043.
Nav izeju uz bēniņiem.
Mājā ir tikai 6 divkameru logi ar I-stiklu un argonu. No preces tehnisko datu lapas zināms, ka R=0,7. Logu izmēri ir 1,1x1,4 m.
Durvju izmēri ir 1x2,2 m, R = 0,36.
Solis #1 - sienas siltuma zudumu aprēķins
Sienas visā teritorijā sastāv no trim slāņiem. Pirmkārt, aprēķināsim to kopējo termisko pretestību.
Kāpēc izmantot formulu:
R = ∑Rn,
un izteiciens:
Rn = B/k
Ņemot vērā sākotnējo informāciju, mēs iegūstam:
Rst = 0.51/0.64 + 0.05/0.05 + 0.09/0.26 = 0.79 +1 + 0.35 = 2.14
Uzzinājis R, jūs varat sākt aprēķināt ziemeļu, dienvidu, austrumu un rietumu sienu TP.
Aprēķināsim ziemeļu sienas laukumu:
Ssev.sten = 8 × 2.5 = 20
Pēc tam aizstājot formulā Jlabi = ∑S × (tvnt -tnar) × R × l un ņemot vērā, ka l=1.1, iegūstam:
Jsev.sten = 20 × (21 + 29) × 1.1 × 2.14 = 2354
Dienvidu sienas laukums Syuch.st = Ssev.st = 20.
Sienā nav iebūvēti logi vai durvis, tāpēc, ņemot vērā koeficientu l=1, iegūstam šādu TP:
Jyuch.st = 20 × (21 +29) × 1 × 2.14 = 2140
Rietumu un austrumu sienām koeficients ir l=1,05. Tāpēc jūs varat atrast šo sienu kopējo platību, tas ir:
Szap.st +Svost.st = 2 × 2.5 × 6 = 30
Sienās iebūvēti 6 logi un vienas durvis. Aprēķināsim logu un S durvju kopējo platību:
Sokn = 1.1 × 1.4 × 6 = 9.24
Sdv = 1 × 2.2 = 2.2
Definēsim S sienas, neņemot vērā S logus un durvis:
Svost+zap = 30 — 9.24 — 2.2 = 18.56
Aprēķināsim austrumu un rietumu sienu kopējo TP:
Jvost+zap =18.56 × (21 +29) × 2.14 × 1.05 = 2085
Saņemot rezultātus, aprēķināsim caur sienām izplūstošā siltuma daudzumu:
Qst = Qsev.st +Qyuch.st + Qvost+zap = 2140 + 2085 + 2354 = 6579
Kopumā sienu kopējā TP ir 6 kW.
Solis #2 - logu un durvju TP aprēķināšana
Logi atrodas uz austrumu un rietumu sienām, tātad, aprēķinot, koeficients ir l=1,05. Ir zināms, ka visu konstrukciju struktūra ir vienāda un R = 0,7.
Izmantojot iepriekš norādītās laukuma vērtības, mēs iegūstam:
Jokn = 9.24 × (21 +29) × 1.05 × 0.7 = 340
Zinot, ka durvīm R=0,36 un S=2,2, mēs nosakām to TP:
Jdv = 2.2 × (21 +29) × 1.05 × 0.36 = 42
Rezultātā pa logiem izplūst 340 W siltuma, bet pa durvīm 42 W.
Solis #3 - grīdas un griestu TP noteikšana
Acīmredzot griestu un grīdas laukums būs vienāds, un to aprēķina šādi:
Spol = Sptl = 6 × 8 = 48
Aprēķināsim grīdas kopējo siltuma pretestību, ņemot vērā tās struktūru.
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
Zinot, ka zemes temperatūra tnar=+5 un ņemot vērā koeficientu l=1, mēs aprēķinām grīdas Q:
Jpol = 48 × (21 — 5) × 1 × 3.4 = 2611
Noapaļojot uz augšu, mēs atklājam, ka grīdas siltuma zudumi ir aptuveni 3 kW.
Noteiksim griestu siltuma pretestību Rptl un viņa jautājums:
- Rptl = 0.025/0.21 + 0.05/0.14 + 0.05/0.043 = 0.12 + 0.71 + 0.35 = 1.18
- Jptl = 48 × (21 +29) × 1 × 1.18 = 2832
No tā izriet, ka caur griestiem un grīdu iet gandrīz 6 kW.
Solis #4 - ventilācijas TP aprēķins
Ventilācija telpā tiek organizēta un aprēķināta pēc formulas:
Jv = 0,28 × Ln × lppvnt × c × (tvnt -tnar)
Pamatojoties uz tehniskajiem parametriem, īpatnējā siltuma pārnese ir 3 kubikmetri stundā, tas ir:
Ln = 3 × 48 = 144.
Lai aprēķinātu blīvumu, mēs izmantojam formulu:
lppvnt = 353/(273+tvnt).
Paredzamā istabas temperatūra ir +21 grāds.
Aizstājot zināmās vērtības, mēs iegūstam:
lppvnt = 353/(273+21) = 1.2
Aizstāsim iegūtos skaitļus iepriekš minētajā formulā:
Jv = 0.28 × 144 × 1.2 × 1.005 × (21 — 29) = 2431
Ņemot vērā ventilācijas TP, ēkas kopējā Q būs:
Q = 7000 + 6000 + 3000 = 16000.
Pārrēķinot uz kW, mēs iegūstam kopējos siltuma zudumus 16 kW.
SVO aprēķināšanas iezīmes
Pēc TP indikatora atrašanas viņi pāriet uz hidraulisko aprēķinu (turpmāk - GR).
Pamatojoties uz to, tiek iegūta informācija par šādiem rādītājiem:
- optimālais cauruļu diametrs, kas spiediena krituma laikā spēs izlaist noteiktu dzesēšanas šķidruma daudzumu;
- dzesēšanas šķidruma plūsma noteiktā zonā;
- ūdens kustības ātrums;
- pretestības vērtība.
Pirms aprēķinu uzsākšanas, lai vienkāršotu aprēķinus, uzzīmējiet sistēmas telpisko diagrammu, uz kuras visi tās elementi ir izvietoti paralēli viens otram.
Apskatīsim galvenos ūdens sildīšanas aprēķinu posmus.
Galvenā cirkulācijas gredzena GR
GR aprēķināšanas metode ir balstīta uz pieņēmumu, ka temperatūras atšķirības visos stāvvados un atzaros ir vienādas.
Aprēķinu algoritms ir šāds:
- Attēlotajā diagrammā, ņemot vērā siltuma zudumus, tiek piemērotas siltuma slodzes, kas iedarbojas uz apkures ierīcēm un stāvvadiem.
- Pamatojoties uz diagrammu, tiek izvēlēts galvenais cirkulācijas gredzens (turpmāk tekstā MCC). Šī gredzena īpatnība ir tāda, ka tajā cirkulācijas spiediens uz gredzena garuma vienību iegūst viszemāko vērtību.
- FCC ir sadalīts sekcijās ar nemainīgu siltuma patēriņu. Katrai sadaļai norādiet numuru, termisko slodzi, diametru un garumu.
Vertikālā viencaurules sistēmā par galveno cirkulācijas ķēdi tiek uzskatīts gredzens, caur kuru strupceļā vai ar to saistītās ūdens kustības laikā gar elektrotīklu iet visvairāk noslogotais stāvvads.Sīkāk runājām par cirkulācijas gredzenu savienošanu viencaurules sistēmā un galvenā izvēli nākamajā rakstā. Īpašu uzmanību pievērsām aprēķinu secībai, skaidrības labad izmantojot konkrētu piemēru.
Horizontālā viencaurules tipa sistēmā galvenajai cirkulācijas ķēdei jābūt ar viszemāko cirkulācijas spiedienu un gredzena garuma vienību. Sistēmām ar dabiskā cirkulācija situācija ir līdzīga.
Izstrādājot viencaurules vertikālās sistēmas stāvvadus, caurplūdes, plūsmas regulējamie stāvvadi, kas ietver vienotas sastāvdaļas, tiek uzskatīti par vienu ķēdi. Stāvvadiem ar noslēguma sekcijām atdalīšana tiek veikta, ņemot vērā ūdens sadalījumu katras instrumentu vienības cauruļvadā.
Ūdens patēriņu noteiktā apgabalā aprēķina pēc formulas:
Gkont = (3,6 × Qkont × β1 × β2)/((tr -t0) × c)
Izteiksmē alfabēta rakstzīmēm ir šādas nozīmes:
- Jkont — ķēdes termiskā slodze;
- β1, β2 — papildu tabulas koeficienti, ņemot vērā siltuma pārnesi telpā;
- c — ūdens siltumietilpība, kas vienāda ar 4,187;
- tr — ūdens temperatūra padeves līnijā;
- t0 — ūdens temperatūra atgaitas līnijā.
Pēc ūdens diametra un daudzuma noteikšanas ir jānoskaidro tā kustības ātrums un īpatnējās pretestības R vērtība. Visus aprēķinus visērtāk veikt, izmantojot īpašas programmas.
GR sekundārās cirkulācijas gredzens
Pēc galvenā gredzena GR tiek noteikts spiediens mazajā cirkulācijas gredzenā, kas veidojas caur tā tuvākajiem stāvvadiem, ņemot vērā, ka spiediena zudumi strupceļā var atšķirties ne vairāk kā par 15% un ne vairāk kā par 5%. garāmejoša ķēde.
Ja nav iespējams korelēt spiediena zudumu, uzstādiet droseļvārsta paplāksni, kuras diametrs tiek aprēķināts, izmantojot programmatūras metodes.
Radiatoru bateriju aprēķins
Atgriezīsimies pie mājas plāna iepriekš. Veicot aprēķinus, atklājās, ka siltuma līdzsvara uzturēšanai būs nepieciešami 16 kW enerģijas. Attiecīgajā mājā ir 6 dažāda mērķa istabas - viesistaba, vannas istaba, virtuve, guļamistaba, koridors, priekšnams.
Pamatojoties uz konstrukcijas izmēriem, varat aprēķināt tilpumu V:
V=6×8×2,5=120 m3
Tālāk jums jāatrod siltuma jaudas daudzums uz m3. Lai to izdarītu, Q ir jādala ar atrasto tilpumu, tas ir:
P=16000/120=133 W uz m3
Tālāk jums jānosaka, cik liela apkures jauda ir nepieciešama vienai telpai. Diagrammā katras telpas platība jau ir aprēķināta.
Nosakām skaļumu:
- vannas istaba – 4.19×2.5=10.47;
- dzīvojamā istaba – 13.83×2.5=34.58;
- virtuve – 9.43×2.5=23.58;
- guļamistaba – 10.33×2.5=25.83;
- koridors – 4.10×2.5=10.25;
- gaitenis – 5.8×2.5=14.5.
Aprēķinos jāņem vērā arī telpas, kurās nav apkures radiatoru, piemēram, koridors.
Noteiksim katrai telpai nepieciešamo siltuma daudzumu, reizinot telpas tilpumu ar R indeksu.
Iegūsim nepieciešamo jaudu:
- vannas istabai — 10,47×133=1392 W;
- viesistabai — 34,58×133=4599 W;
- virtuvei — 23,58×133=3136 W;
- guļamistabai — 25,83×133=3435 W;
- priekš koridora — 10,25×133=1363 W;
- priekšnamam — 14,5×133=1889 W.
Sāksim aprēķināt radiatoru baterijas. Izmantosim alumīnija radiatorus, kuru augstums ir 60 cm, jauda pie temperatūras 70 ir 150 W.
Aprēķināsim nepieciešamo radiatoru bateriju skaitu:
- vannas istaba — 1392/150=10;
- dzīvojamā istaba — 4599/150=31;
- virtuve — 3136/150=21;
- guļamistaba — 3435/150=23;
- gaitenis — 1889/150=13.
Kopā nepieciešami: 10+31+21+23+13=98 radiatora baterijas.
Mūsu vietnē ir arī citi raksti, kuros mēs detalizēti izskatījām apkures sistēmas siltuma aprēķinu veikšanas kārtību, pakāpeniskus radiatoru un apkures cauruļu jaudas aprēķinus. Un, ja jūsu sistēmai ir nepieciešamas siltās grīdas, tad jums būs jāveic papildu aprēķini.
Visi šie jautājumi ir sīkāk aplūkoti mūsu rakstos:
- Apkures sistēmas termiskais aprēķins: kā pareizi aprēķināt sistēmas slodzi
- Apkures radiatoru aprēķins: kā aprēķināt nepieciešamo bateriju skaitu un jaudu
- Caurules tilpuma aprēķins: aprēķinu principi un noteikumi aprēķinu veikšanai litros un kubikmetros
- Kā aprēķināt apsildāmo grīdu, kā piemēru izmantojot ūdens sistēmu
- Cauruļu aprēķins siltajām grīdām: cauruļu veidi, metodes un ieguldīšanas solis + plūsmas ātruma aprēķins
Secinājumi un noderīgs video par tēmu
Video var redzēt piemēru ūdens sildīšanas aprēķināšanai, kas tiek veikta, izmantojot Valtec programmu:
Hidrauliskos aprēķinus vislabāk var veikt, izmantojot īpašas programmas, kas garantē augstu aprēķinu precizitāti un ņem vērā visas dizaina nianses..
Vai esat specializējies apkures sistēmu aprēķināšanā, izmantojot ūdeni kā dzesēšanas šķidrumu, un vēlaties papildināt mūsu rakstu ar noderīgām formulām un dalīties ar profesionālajiem noslēpumiem?
Vai varbūt vēlaties pievērsties papildu aprēķiniem vai norādīt uz neprecizitātēm mūsu aprēķinos? Lūdzu, ierakstiet savus komentārus un ieteikumus blokā zem raksta.
Godīgi sakot, es īpaši neuztraucos ar aprēķiniem, kad es veidoju savu apkuri. Man visas šīs formulas ir ēģiptiešu nāvessods. Tas ir paredzēts inženieriem, tāmētājiem un tam visam. Protams, šī pieeja ļaus precīzi aprēķināt un ņemt vērā visas apkures nianses.
Sistēmu slīpēju vēl vairāku gadu laikā, tā teikt nejauši. Priekšnamā pieliku radiatoriem spuras, bet virtuvē gluži otrādi samazināju, bija karsts. Es paredzēju šo iespēju un ņēmu to vērā, pieslēdzoties.
Lieta tāda, ka ne vienmēr ir iespējams to pabeigt tā, lai sistēma darbotos adekvāti. Nav vēlmes pašam veikt aprēķinus - varat uzticēties speciālistiem.