Apkures sistēmas termiskais aprēķins: kā pareizi aprēķināt sistēmas slodzi

Apkures sistēmas projektēšana un siltuma aprēķins ir obligāts posms, organizējot mājas apkuri.Aprēķinu darbību galvenais uzdevums ir katla un radiatoru sistēmas optimālo parametru noteikšana.

Piekrītu, no pirmā acu uzmetiena var šķist, ka siltumtehnikas aprēķinus var veikt tikai inženieris. Tomēr ne viss ir tik sarežģīti. Zinot darbību algoritmu, jūs varēsiet patstāvīgi veikt nepieciešamos aprēķinus.

Rakstā ir sīki aprakstīta aprēķina procedūra un sniegtas visas nepieciešamās formulas. Labākai izpratnei esam sagatavojuši privātmājas siltuma aprēķina piemēru.

Apkures termiskais aprēķins: vispārīga procedūra

Apkures sistēmas klasiskais siltuma aprēķins ir konsolidēts tehniskais dokuments, kas ietver obligātās soli pa solim standarta aprēķina metodes.

Bet pirms šo galveno parametru aprēķinu izpētes jums ir jāizlemj par pašas apkures sistēmas koncepciju.

Apkures sistēmai ir raksturīga piespiedu padeve un piespiedu siltuma izvadīšana telpā.

Galvenie apkures sistēmas aprēķināšanas un projektēšanas uzdevumi:

• visdrošāk nosaka siltuma zudumus;
• nosaka dzesēšanas šķidruma daudzumu un lietošanas nosacījumus;
• pēc iespējas precīzāk izvēlēties ģenerēšanas, kustības un siltuma pārneses elementus.

Būvniecības laikā apkures sistēmas Ir nepieciešams sākotnēji apkopot dažādus datus par telpu/ēku, kurā tiks izmantota apkures sistēma. Pēc sistēmas termisko parametru aprēķināšanas analizējiet aritmētisko darbību rezultātus.

Pamatojoties uz iegūtajiem datiem, tiek izvēlēti apkures sistēmas komponenti, kam seko iegāde, uzstādīšana un nodošana ekspluatācijā.

Apkure ir daudzkomponentu sistēma apstiprināta temperatūras režīma nodrošināšanai telpā/ēkā.Tā ir atsevišķa modernas dzīvojamās telpas komunikāciju kompleksa daļa

Jāatzīmē, ka šī siltuma aprēķina metode ļauj diezgan precīzi aprēķināt lielu skaitu daudzumu, kas konkrēti raksturo nākotnes apkures sistēmu.

Termiskā aprēķina rezultātā būs pieejama šāda informācija:

• siltuma zudumu skaits, katla jauda;
• termo radiatoru skaits un veids katrai telpai atsevišķi;
• cauruļvada hidrauliskās īpašības;
• tilpums, dzesēšanas šķidruma ātrums, siltumsūkņa jauda.

Siltuma aprēķini nav teorētiskas skices, bet gan precīzi un pamatoti rezultāti, kurus ieteicams izmantot praksē, izvēloties apkures sistēmas komponentus.

Standarti istabas temperatūras apstākļiem

Pirms veikt jebkādus sistēmas parametru aprēķinus, ir jāzina vismaz sagaidāmo rezultātu secība, kā arī jābūt dažu tabulu vērtību standartizētiem raksturlielumiem, kas jāaizstāj formulās vai jāvadās pēc tiem. .

Aprēķinot parametrus ar šādām konstantēm, varat būt pārliecināti par vēlamā sistēmas dinamiskā vai nemainīgā parametra uzticamību.

Dažādu mērķu telpām ir atsauces standarti temperatūras apstākļiem dzīvojamās un nedzīvojamās telpās. Šie standarti ir ietverti tā sauktajos GOST

Apkures sistēmai viens no šiem globālajiem parametriem ir telpas temperatūra, kurai jābūt nemainīgai neatkarīgi no gadalaika un vides apstākļiem.

Saskaņā ar sanitāro standartu un noteikumu noteikumiem pastāv temperatūras atšķirības attiecībā pret gada vasaras un ziemas periodiem.Gaisa kondicionēšanas sistēma ir atbildīga par telpas temperatūras režīmu vasaras sezonā, tās aprēķina princips ir detalizēti aprakstīts Šis raksts.

Bet istabas temperatūru ziemā nodrošina apkures sistēma. Tāpēc mūs interesē temperatūras diapazoni un to noviržu pielaides ziemas sezonai.

Lielākajā daļā normatīvo dokumentu ir noteikti šādi temperatūras diapazoni, kas ļauj cilvēkam ērti uzturēties telpā.

Nedzīvojamām biroja telpām ar platību līdz 100 m²:

• 22-24°С — optimāla gaisa temperatūra;
• 1°C — pieļaujamās svārstības.

Biroja telpām, kuru platība pārsniedz 100 m² temperatūra ir 21-23°C. Nedzīvojamām rūpnieciskām telpām temperatūras diapazoni ievērojami atšķiras atkarībā no telpas mērķa un noteiktajiem darba aizsardzības standartiem.

Katram cilvēkam ir sava komfortablā istabas temperatūra. Dažiem cilvēkiem patīk, ja telpā ir ļoti silti, citi jūtas ērti, kad telpa ir vēsa – tas viss ir diezgan individuāli

Attiecībā uz dzīvojamām telpām: dzīvokļiem, privātmājām, īpašumiem utt., ir noteikti temperatūras diapazoni, kurus var pielāgot atkarībā no iedzīvotāju vēlmēm.

Un tomēr konkrētām dzīvokļa un mājas telpām mums ir:

• 20-22°С - dzīvojamā istaba, ieskaitot bērnu istabu, pielaide ±2°С -
• 19-21°С — virtuve, tualete, pielaide ±2°С;
• 24-26°С — vannas istaba, duša, baseins, pielaide ±1°С;
• 16-18°С — koridori, gaiteņi, kāpņu telpas, noliktavas telpas, pielaide +3°C

Ir svarīgi atzīmēt, ka ir vēl vairāki pamata parametri, kas ietekmē temperatūru telpā un uz kuriem jums jākoncentrējas, aprēķinot apkures sistēmu: mitrums (40-60%), skābekļa un oglekļa dioksīda koncentrācija gaisā ( 250:1), gaisa kustības ātruma masa (0,13-0,25 m/s) utt.

Siltuma zudumu aprēķins mājā

Saskaņā ar otro termodinamikas likumu (skolas fizika) nenotiek spontāna enerģijas pārnešana no mazāk apsildāmiem uz vairāk apsildāmiem mini vai makro objektiem. Īpašs šī likuma gadījums ir “cenšanās” radīt temperatūras līdzsvaru starp divām termodinamiskajām sistēmām.

Piemēram, pirmā sistēma ir vide ar temperatūru -20°C, otrā sistēma ir ēka ar +20°C iekšējo temperatūru. Saskaņā ar iepriekš minēto likumu šīs divas sistēmas centīsies līdzsvarot, izmantojot enerģijas apmaiņu. Tas notiks, izmantojot siltuma zudumus no otrās sistēmas un dzesēšanu pirmajā.

Noteikti varam teikt, ka apkārtējās vides temperatūra ir atkarīga no platuma grādiem, kuros atrodas privātmāja. Un temperatūras starpība ietekmē siltuma noplūdes apjomu no ēkas (+)

Siltuma zudumi attiecas uz piespiedu siltuma (enerģijas) izdalīšanos no kāda objekta (mājas, dzīvokļa). Parastam dzīvoklim šis process nav tik “pamanāms” salīdzinājumā ar privātmāju, jo dzīvoklis atrodas ēkas iekšienē un “blakus” citiem dzīvokļiem.

Privātmājā siltums vienā vai otrā pakāpē izplūst caur ārsienām, grīdu, jumtu, logiem un durvīm.

Zinot siltuma zudumu apjomu visnelabvēlīgākajiem laikapstākļiem un šo apstākļu raksturojumu, ir iespējams ar augstu precizitāti aprēķināt apkures sistēmas jaudu.

Tātad siltuma noplūdes apjomu no ēkas aprēķina, izmantojot šādu formulu:

Q=Q_stāvs+Q_siena+Q_logs+Q_jumts+Q_durvis+…+Q_i, Kur

Qi — siltuma zudumu apjoms no viendabīga tipa ēkas norobežojošām konstrukcijām.

Katru formulas sastāvdaļu aprēķina, izmantojot formulu:

Q=S*∆T/R, Kur

• J – siltuma noplūde, V;
• S – noteikta veida būves platība, kv. m;
• ∆T – apkārtējās un iekštelpu gaisa temperatūras atšķirība, °C;
• R – noteikta veida konstrukcijas termiskā pretestība, m²*°C/W.

Reāli esošajiem materiāliem ieteicams ņemt pašu siltumizturības vērtību no palīggaldām.

Turklāt termisko pretestību var iegūt, izmantojot šādu attiecību:

R=d/k, Kur

• R - termiskā pretestība, (m²*K)/W;
• k – materiāla siltumvadītspējas koeficients, W/(m²*UZ);
• d – šī materiāla biezums, m.

Vecās mājās ar mitrām jumta konstrukcijām siltuma noplūde notiek caur ēkas augšējo daļu, proti, caur jumtu un bēniņiem. Darbību veikšana tālāk griestu izolācija vai bēniņu jumta siltumizolācija atrisināt šo problēmu.

Ja nosiltināsiet bēniņu telpu un jumtu, kopējos mājas siltuma zudumus var ievērojami samazināt

Mājā ir vairāki citi siltuma zudumu veidi caur plaisām konstrukcijās, ventilācijas sistēmās, virtuves nosūcējos, atverot logus un durvis. Bet nav jēgas ņemt vērā to apjomu, jo tie veido ne vairāk kā 5% no kopējā galveno siltuma noplūžu skaita.

Katla jaudas noteikšana

Lai uzturētu temperatūras starpību starp vidi un temperatūru mājas iekšienē, nepieciešama autonoma apkures sistēma, kas katrā privātmājas telpā uztur vēlamo temperatūru.

Apkures sistēmas pamatā ir dažādas apkures katlu veidi: šķidrais vai cietais kurināmais, elektrisks vai gāze.

Katls ir apkures sistēmas centrālā vienība, kas ražo siltumu. Katla galvenā īpašība ir tā jauda, ​​proti, siltuma daudzuma konversijas ātrums laika vienībā.

Pēc apkures slodzes aprēķināšanas iegūstam nepieciešamo katla nominālo jaudu.

Parastajam daudzistabu dzīvoklim katla jaudu aprēķina pēc platības un īpatnējās jaudas:

R_katls=(S_telpas*R_specifisks)/10, Kur

• S_telpas - apsildāmās telpas kopējā platība;
• R_specifisks — īpatnējā jauda attiecībā pret klimatiskajiem apstākļiem.

Bet šī formula neņem vērā siltuma zudumus, kas privātmājā ir pietiekami.

Ir vēl viena attiecība, kas ņem vērā šo parametru:

R_katls=(Q_zaudējumiem*S)/100, Kur

• R_katls — katla jauda;
• J_zaudējumiem - siltuma zudumi;
• S - apsildāma zona.

Ir jāpalielina katla projektētā jauda. Rezerve ir nepieciešama, ja plānojat izmantot katlu ūdens sildīšanai vannas istabai un virtuvei.

Lielākajā daļā privātmāju apkures sistēmu ieteicams izmantot izplešanās tvertni, kurā tiks uzglabāta dzesēšanas šķidruma padeve. Katrai privātmājai ir nepieciešama karstā ūdens piegāde

Lai nodrošinātu katla jaudas rezervi, pēdējai formulai jāpievieno drošības koeficients K:

R_katls=(Q_zaudējumiem*S*K)/100, Kur

UZ — būs vienāds ar 1,25, tas ir, katla projektētā jauda tiks palielināta par 25%.

Tādējādi katla jauda ļauj uzturēt standarta gaisa temperatūru ēkas telpās, kā arī nodrošināt sākotnējo un papildu karstā ūdens daudzumu mājā.

Radiatoru izvēles iezīmes

Standarta sastāvdaļas siltuma nodrošināšanai telpā ir radiatori, paneļi, grīdas apsildes sistēmas, konvektori utt.Visizplatītākās apkures sistēmas daļas ir radiatori.

Termiskais radiators ir īpaša doba moduļu tipa konstrukcija, kas izgatavota no sakausējuma ar augstu siltuma izkliedi. Tas ir izgatavots no tērauda, ​​alumīnija, čuguna, keramikas un citiem sakausējumiem. Apkures radiatora darbības princips tiek samazināts līdz enerģijas izstarošanai no dzesēšanas šķidruma telpas telpā caur “ziedlapiņām”.

Alumīnija un bimetāla apkures radiators nomainīja masīvās čuguna baterijas. Ražošanas vienkāršība, augsta siltuma pārnese, veiksmīgs dizains un dizains ir padarījuši šo produktu par populāru un plaši izplatītu instrumentu siltuma izstarošanai telpās.

Ir vairākas metodes apkures radiatoru aprēķini istabā. Tālāk sniegtais metožu saraksts ir sakārtots tā, lai palielinātu aprēķinu precizitāti.

Aprēķinu iespējas:

1. Pēc apgabala. N=(S*100)/C, kur N ir sekciju skaits, S ir telpas platība (m²), C - vienas radiatora sekcijas siltuma pārnese (W, ņemta no pases vai produkta sertifikāta), 100 W - siltuma plūsmas daudzums, kas nepieciešams, lai uzsildītu 1 m² (empīriskā vērtība). Rodas jautājums: kā ņemt vērā telpas griestu augstumu?
2. Pēc apjoma. N=(S*H*41)/C, kur N, S, C ir līdzīgi. H - telpas augstums, 41 W - siltuma plūsmas daudzums, kas nepieciešams, lai apsildītu 1 m³ (empīriskā vērtība).
3. Pēc izredzēm. N=(100*S*k1*k2*k3*k4*k5*k6*k7)/C, kur N, S, C un 100 ir vienādi. k1 - ņemot vērā kameru skaitu telpas stikla pakešu logā, k2 - sienu siltumizolācija, k3 - loga laukuma attiecība pret telpas platību, k4 - vidējā mīnuss temperatūra ziemas aukstākajā nedēļā, k5 - telpas ārsienu skaits (kas "izstiepjas" līdz ielai), k6 - telpas tips augšā, k7 - griestu augstums.

Šī ir visprecīzākā iespēja sadaļu skaita aprēķināšanai. Dabiski, daļskaitļu rezultāti vienmēr tiek noapaļoti līdz nākamajam veselam skaitlim.

Ūdens padeves hidrauliskais aprēķins

Protams, apkurei paredzētā siltuma aprēķināšanas “attēls” nevar būt pilnīgs, ja netiek aprēķinātas tādas īpašības kā dzesēšanas šķidruma tilpums un ātrums. Vairumā gadījumu dzesēšanas šķidrums ir parasts ūdens šķidrā vai gāzveida agregāta stāvoklī.

Dzesēšanas šķidruma faktisko tilpumu ieteicams aprēķināt, summējot visus apkures sistēmas dobumus. Izmantojot vienas ķēdes katlu, tas ir labākais risinājums. Izmantojot divkontūru katlus apkures sistēmā, ir jāņem vērā karstā ūdens patēriņš higiēnas un citiem sadzīves nolūkiem

Divkontūru katla uzsildītā ūdens apjoma aprēķins iedzīvotāju nodrošināšanai ar karsto ūdeni un dzesēšanas šķidruma sildīšanu tiek veikts, summējot apkures loka iekšējo tilpumu un lietotāju faktiskās vajadzības pēc apsildāmā ūdens.

Karstā ūdens daudzumu apkures sistēmā aprēķina pēc formulas:

W=k*P, Kur

• W — dzesēšanas šķidruma tilpums;
• P — apkures katla jauda;
• k - jaudas koeficients (litru skaits uz jaudas vienību, vienāds ar 13,5, diapazons - 10-15 litri).

Rezultātā galīgā formula izskatās šādi:

W = 13,5*P

Dzesēšanas šķidruma ātrums ir galīgais apkures sistēmas dinamiskais novērtējums, kas raksturo šķidruma cirkulācijas ātrumu sistēmā.

Šī vērtība palīdz novērtēt cauruļvada veidu un diametru:

V=(0,86*P*μ)/∆T, Kur

• P — katla jauda;
• μ — katla efektivitāte;
• ∆T - temperatūras starpība starp pieplūdes un atgaitas ūdeni.

Izmantojot iepriekš minētās metodes hidrauliskais aprēķins, būs iespējams iegūt reālus parametrus, kas ir nākotnes apkures sistēmas “pamats”.

Siltuma aprēķina piemērs

Kā piemērs siltuma aprēķinam mums ir parasta 1 stāva māja ar četrām dzīvojamām istabām, virtuvi, vannas istabu, “ziemas dārzu” un saimniecības telpām.

Pamati izgatavoti no monolīta dzelzsbetona plātnes (20cm), ārsienas betons (25cm) ar apmetumu, jumts no koka sijām, jumts metāla dakstiņi un minerālvate (10cm)

Norādīsim aprēķiniem nepieciešamos mājas sākotnējos parametrus.

Ēkas izmēri:

• grīdas augstums - 3 m;
• neliels logs ēkas priekšpusē un aizmugurē 1470*1420 mm;
• lielais fasādes logs 2080*1420 mm;
• ieejas durvis 2000*900 mm;
• aizmugurējās durvis (izeja uz terasi) 2000*1400 (700 + 700) mm.

Ēkas kopējais platums ir 9,5 m², garums 16 m². Tiks apsildītas tikai dzīvojamās istabas (4 gab.), vannas istaba un virtuve.

Lai precīzi aprēķinātu siltuma zudumus uz sienām, no ārsienu laukuma ir jāatņem visu logu un durvju laukums - tas ir pilnīgi cita veida materiāls ar savu siltuma pretestību.

Sāksim ar viendabīgu materiālu laukumu aprēķinu:

• grīdas platība - 152 m²;
• jumta laukums - 180 m² , ņemot vērā bēniņu augstumu 1,3 m un čaulas platumu 4 m;
• loga laukums - 3*1,47*1,42+2,08*1,42=9,22 m²;
• durvju laukums - 2*0,9+2*2*1,4=7,4 m².

Ārsienu platība būs 51*3-9,22-7,4=136,38 m².

Pāriesim pie siltuma zudumu aprēķināšanas katram materiālam:

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

Un arī Q_siena ekvivalents 136,38*40*0,25/0,3=4546. Visu siltuma zudumu summa būs 19628,4 W.

Rezultātā mēs aprēķinām katla jaudu: P_katls=Q_zaudējumiem*S_{apsildes_telpas}*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.

Mēs aprēķināsim radiatoru sekciju skaitu vienai no istabām. Visiem pārējiem aprēķini ir līdzīgi. Piemēram, stūra istabas (diagrammas kreisajā pusē, apakšējā stūrī) platība ir 10,4 m2.

Tas nozīmē, ka 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.

Šajā telpā ir nepieciešamas 9 sekcijas apkures radiatoram ar siltuma jaudu 180 W.

Pārejam pie dzesēšanas šķidruma daudzuma aprēķināšanas sistēmā - W=13,5*P=13,5*21=283,5 l. Tas nozīmē, ka dzesēšanas šķidruma ātrums būs: V=(0,86*P*μ)/∆T=(0,86*21000*0,9)/20=812,7 l.

Rezultātā visa dzesēšanas šķidruma tilpuma pilnīgs apgrozījums sistēmā būs līdzvērtīgs 2,87 reizēm stundā.

Rakstu izlase par siltuma aprēķiniem palīdzēs jums noteikt precīzus apkures sistēmas elementu parametrus:

1. Privātmājas apkures sistēmas aprēķins: noteikumi un aprēķinu piemēri
2. Ēkas siltumtehniskais aprēķins: specifika un formulas aprēķinu veikšanai + praktiskie piemēri

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Vienkāršs privātmājas apkures sistēmas aprēķins ir parādīts šajā pārskatā:

Tālāk ir parādīti visi ēkas siltuma zudumu aprēķināšanas smalkumi un vispārpieņemtās metodes:

Vēl viena iespēja aprēķināt siltuma noplūdes tipiskā privātmājā:

Šajā video ir aprakstītas enerģijas nesēju aprites iezīmes mājas apkurei:

Apkures sistēmas siltuma aprēķins ir individuāls, un tas jāveic kompetenti un rūpīgi. Jo precīzāk tiek veikti aprēķini, jo mazāk lauku mājas īpašniekiem būs jāpārmaksā ekspluatācijas laikā.

Vai jums ir pieredze apkures sistēmas siltuma aprēķinu veikšanā? Vai joprojām ir jautājumi par šo tēmu? Lūdzu, dalieties ar savu viedokli un atstājiet komentārus. Atsauksmes bloks atrodas zemāk.