Návrh a tepelný výpočet vykurovacieho systému je povinnou etapou pri zabezpečovaní vykurovania domu. Hlavnou úlohou výpočtových opatrení je určenie optimálnych parametrov kotla a vykurovacieho systému.
Súhlasím, na prvý pohľad sa môže zdať, že výpočet tepelného inžinierstva iba technikom. Nie všetko je však také ťažké. Poznajúc algoritmus akcií, bude sa ukázať, že nezávisle vykoná potrebné výpočty.
Článok podrobne popisuje postup výpočtu a poskytuje všetky potrebné vzorce. Pre lepšie pochopenie sme pripravili príklad tepelných výpočtov pre súkromný dom.
Tepelný výpočet vykurovania: všeobecná objednávka
Klasický tepelný výpočet vykurovacieho systému je konsolidovaný technický dokument, ktorý obsahuje povinné štandardné výpočtové metódy krok za krokom.
Ale predtým, ako sa pozriete na tieto výpočty hlavných parametrov, musíte sa rozhodnúť pre koncepciu samotného vykurovacieho systému.
Pre výber zariadení, ktoré môžu vykurovať dom určitej oblasti, sú potrebné výpočty a kompetentný návrh nezávislých vykurovacích okruhov 
Výpočty sa robia s odkazom na najchladnejší mesiac v roku, t. po dobu maximálneho zaťaženia systému 
Pri výpočtoch sa berú do úvahy straty, ku ktorým dochádza cez otvory okien a dverí, ako aj cez ventilačný systém spojený s ulicou. 
Tepelné charakteristiky stavebných konštrukcií sa vždy berú do úvahy, pričom jednou z úloh je ochrana tepla 
Nezávislý vykurovací systém súkromného domu sa musí vyrovnať s ohrevom vzduchu vstupujúceho cez vetracie otvory počas ventilačného obdobia a cez otvorené dvere. 
Kotol nezávislého vykurovacieho systému sa musí vyrovnať s obnovou tepelných strát. Jeho výkon by mal umožniť udržanie teploty v dome + 20º С 
Po určení optimálneho výkonu kotla vyberte najvhodnejšiu jednotku účinnosti a prevádzkových nákladov 
Pre systémy s núteným pohybom chladiacej kvapaliny sa vykonávajú hydraulické výpočty na výber čerpadla a optimálneho priemeru rúrok
Vykurovací systém sa vyznačuje núteným prúdením a nedobrovoľným odvodom tepla v miestnosti.
Hlavné úlohy výpočtu a návrhu vykurovacieho systému:
- najspoľahlivejšie určujú tepelné straty;
- určiť počet a podmienky používania chladiacej kvapaliny;
- najpresnejšie vyberte prvky generácie, pohybu a uvoľnenia tepla.
Pri výstavbe vykurovacieho systému je potrebné najprv zozbierať rôzne údaje o miestnosti / budove, kde sa bude vykurovací systém používať. Po vypočítaní tepelných parametrov systému analyzujte výsledky aritmetických operácií.
Na základe získaných údajov sú komponenty vykurovacieho systému vybrané s následným nákupom, inštaláciou a uvedením do prevádzky.
Kúrenie je viaczložkový systém na zabezpečenie schválenej teploty v miestnosti / budove. Je samostatnou súčasťou komunikačného komplexu moderného obydlia.
Je pozoruhodné, že tento spôsob tepelného výpočtu umožňuje presne vypočítať veľký počet veličín, ktoré konkrétne opisujú budúci vykurovací systém.
V dôsledku tepelného výpočtu budú k dispozícii nasledujúce informácie:
- počet tepelných strát, výkon kotla;
- počet a typ vykurovacích telies pre každú miestnosť zvlášť;
- hydraulické charakteristiky potrubia;
- objem, rýchlosť chladiaceho média, výkon tepelného čerpadla.
Tepelný výpočet nie je teoretický náčrt, ale celkom presné a rozumné výsledky, ktoré sa odporúčajú použiť v praxi pri výbere komponentov vykurovacieho systému.
Štandardy teplotných podmienok priestorov
Pred vykonaním akýchkoľvek výpočtov systémových parametrov je nevyhnutné minimálne poznať poradie očakávaných výsledkov a tiež mať štandardizované charakteristiky niektorých tabuľkových hodnôt, ktoré je potrebné nahradiť vzorcami alebo nimi riadiť.
Po vykonaní výpočtov parametrov s takýmito konštantami je možné si byť istý spoľahlivosťou požadovaného dynamického alebo konštantného parametra systému.
Pre priestory rôznych účelov existujú referenčné normy pre teplotné režimy obytných a nebytových priestorov. Tieto normy sú zakotvené v tzv. GOST.
Jedným z takýchto globálnych parametrov vykurovacieho systému je teplota v miestnosti, ktorá by mala byť konštantná bez ohľadu na ročné obdobie a podmienky prostredia.
Podľa predpisov hygienických noriem a pravidiel existujú rozdiely v teplotách v závislosti od letného a zimného obdobia roka. Teplotný stav miestnosti v letnej sezóne je v zodpovednosti klimatizačného systému, princíp jej výpočtu je podrobne opísaný v tomto článku.
Teplotu vzduchu v miestnosti však v zime zabezpečuje vykurovací systém. Preto sa zaujímame o teplotné rozsahy a ich tolerancie odchýlok pre zimnú sezónu.
Väčšina regulačných dokumentov špecifikuje nasledujúce teplotné rozsahy, ktoré umožňujú osobe pohodlne byť v miestnosti.
Pre nebytové kancelárske priestory do 100 m 2 :
- 22-24 ° С - optimálna teplota vzduchu;
- 1 ° С - prípustné oscilácie.
Pre kancelárske priestory s rozlohou viac ako 100 m 2 je teplota 21-23 ° C. Pre nebytový priemysel sa teplotné rozsahy značne líšia v závislosti od účelu priestorov a stanovených noriem ochrany práce.
Každá osoba má „pohodlnú“ izbovú teplotu. Niekto rád, že je veľmi teplý v miestnosti, niekto je pohodlný, keď je izba v pohode - je to celkom individuálne
Pokiaľ ide o obytné priestory: byty, súkromné domy, pozemky, atď. Existujú určité teplotné rozsahy, ktoré je možné upraviť podľa želania obyvateľov.
A pre konkrétne priestory bytu a domu máme:
- 20-22 ° С, vrátane detí, miestnosť, tolerancia ± 2 ° С -
- 19-21 ° С - kuchyňa, toaleta, tolerancia ± 2 ° С;
- 24-26 ° С - kúpeľňa, sprcha, bazén, tolerancia ± 1 ° С;
- 16-18 ° С - chodby, chodby, schodiská, sklady, tolerancia + 3 ° С
Je dôležité poznamenať, že existuje niekoľko základných parametrov, ktoré ovplyvňujú teplotu v miestnosti a ktoré je potrebné riadiť pri výpočte vykurovacieho systému: vlhkosť (40-60%), koncentrácia kyslíka a oxidu uhličitého vo vzduchu (250: 1), rýchlosť vzduchu hmotnosť (0, 13-0, 25 m / s), atď.
Výpočet tepelných strát v dome
Podľa druhého zákona termodynamiky (školská fyzika) nedochádza k spontánnemu prenosu energie z menej ohrievaných na viac vyhrievaných mini- alebo makro objektov. Zvláštnym prípadom tohto zákona je „túžba“ vytvoriť teplotnú rovnováhu medzi dvoma termodynamickými systémami.
Prvý systém je napríklad prostredie s teplotou -20 ° С, druhým systémom je budova s vnútornou teplotou + 20 ° C. Podľa vyššie uvedeného zákona sa tieto dva systémy budú usilovať o rovnováhu prostredníctvom výmeny energie. K tomu dôjde prostredníctvom tepelných strát z druhého systému a chladenia v prvom.
Určite môžeme povedať, že okolitá teplota závisí od zemepisnej šírky, v ktorej sa nachádza súkromný dom. A teplotný rozdiel ovplyvňuje množstvo úniku tepla z budovy (+)
Tepelné straty znamenajú nedobrovoľné uvoľnenie tepla (energie) z určitého objektu (domu, bytu). Pre obyčajný byt, tento proces nie je tak "znateľný" v porovnaní s súkromným domom, pretože byt sa nachádza vo vnútri budovy a "susedí" s ostatnými bytmi.
V súkromnom dome, cez vonkajšie steny, podlahu, strechu, okná a dvere, do určitej miery alebo inak, teplo „odchádza“.
S vedomím veľkosti tepelných strát pre najnepriaznivejšie poveternostné podmienky a charakteristiky týchto podmienok je možné presne vypočítať výkon vykurovacieho systému.
Takže objem úniku tepla z budovy sa vypočíta podľa tohto vzorca:
Q = Q podlaha + Q stena + Q okno + Q strecha + Q dvere + … + Q i, kde
Qi je objem tepelných strát z jednotného typu plášťa budovy.
Každá zložka vzorca sa vypočíta podľa vzorca:
Q = S * ∆T / R, kde
- Q - únik tepla, V;
- S - plocha konkrétneho typu stavby, štvorec. m;
- ∆T je teplotný rozdiel medzi okolitým vzduchom a vnútri miestnosti, ° C;
- R - tepelný odpor určitého typu konštrukcie, m 2 * ° C / W.
Odporúča sa, aby sa z pomocných tabuliek odoberalo veľmi veľké množstvo tepelného odporu pre skutočne existujúce materiály.
Okrem toho tepelný odpor je možné dosiahnuť pomocou nasledujúceho vzťahu:
R = d / k, kde
- R - tepelný odpor, (m 2 * K) / W;
- k je koeficient tepelnej vodivosti materiálu, W / (m 2 * K);
- d je hrúbka tohto materiálu, m.
V starých domoch s vlhkou strechou dochádza k úniku tepla cez hornú časť budovy, a to cez strechu a podkrovie. Tento problém riešime vedením izolácie stropu alebo tepelnej izolácie mansardovej strechy.
Ak si zahrejete podkrovný priestor a strechu, potom je možné výrazne znížiť celkové tepelné straty z domu
V dome je niekoľko typov tepelných strát cez trhliny v konštrukciách, ventilačnom systéme, kuchynskom digestore, otváraní okien a dverí. Ale vzhľadom na ich objem nemá zmysel, pretože nepredstavujú viac ako 5% celkového počtu únikov tepla.
Stanovenie výkonu kotla
Na podporu teplotného rozdielu medzi prostredím a teplotou v dome je potrebný samostatný vykurovací systém, ktorý udržiava správnu teplotu v každej miestnosti súkromného domu.
Základom vykurovacieho systému sú rôzne typy kotlov: kvapalné alebo tuhé palivo, elektrické alebo plynové.
Kotol je centrálnou jednotkou vykurovacieho systému, ktorý vytvára teplo. Hlavnou charakteristikou kotla je jeho výkon, menovite prepočítavací pomer, množstvo tepla za jednotku času.
Po vypočítaní tepelného zaťaženia vykurovania získame požadovaný menovitý výkon kotla.
Pre obyčajný viacizbový byt sa výkon kotla vypočíta cez plochu a špecifický výkon:
P kotol = (S miestnosti * P špecifické ) / 10, kde
- S izby - celková plocha vykurovanej miestnosti;
- P pozdĺžny - špecifický výkon vzhľadom na klimatické podmienky.
Ale tento vzorec neberie do úvahy tepelnú stratu, ktorá je dosť v súkromnom dome.
Existuje ďalší vzťah, ktorý berie tento parameter do úvahy:
P kotol = (Q strata * S) / 100, kde
- P kotol - výkon kotla;
- Q strata - tepelné straty;
- S - vyhrievaná plocha.
Musí sa zvýšiť konštrukčná kapacita kotla. Zásoba je potrebná, ak plánujete použiť kotol na ohrev vody do kúpeľne a kuchyne.
Vo väčšine systémov vykurovania súkromných domov sa odporúča použiť expanznú nádrž, v ktorej sa bude zásobovanie chladiva skladovať. Každý súkromný dom potrebuje teplú vodu.
Aby ste poskytli rezervu výkonu kotla v poslednom vzorci, musíte pripočítať faktor bezpečnosti K:
P kotol = (Q strata * S * K) / 100, kde
K - bude rovné 1, 25, to znamená, že vypočítaný výkon kotla sa zvýši o 25%.
Kapacita kotla teda umožňuje udržiavať štandardnú teplotu vzduchu v miestnostiach budovy, ako aj počiatočný a dodatočný objem teplej vody v dome.
Vlastnosti výberu radiátorov
Štandardnými komponentmi na zabezpečenie tepla v miestnosti sú radiátory, panely, podlahové vykurovacie systémy, konvektory atď. Najbežnejšími časťami vykurovacieho systému sú radiátory.
Tepelný radiátor je špeciálna konštrukcia dutého modulárneho typu vyrobená zo zliatiny s vysokým prestupom tepla. Je vyrobený z ocele, hliníka, liatiny, keramiky a iných zliatin. Princíp činnosti vykurovacieho telesa je redukovaný na vyžarovanie energie z chladiva do priestoru miestnosti cez „okvetné lístky“.
Hliníkové a bimetalové vykurovacie teleso nahradilo masívne liatinové batérie. Jednoduchosť výroby, vysoký prenos tepla, dobrý dizajn a dizajn urobili z tohto výrobku obľúbený a obľúbený nástroj na vyžarovanie tepla v miestnosti.
Existuje niekoľko spôsobov výpočtu radiátorov v miestnosti. Nasledujúci zoznam metód je zoradený podľa zvýšenej presnosti.
Možnosti výpočtu:
- Podľa oblasti . N = (S * 100) / C, kde N je počet úsekov, S je plocha miestnosti (m 2 ), C je tepelný výkon jednej časti radiátora (W, prevzatý z tohto pasu alebo osvedčenia o výrobku), 100 W je množstvo tepelného toku ktorý je potrebný na vykurovanie 1 m 2 (empirická hodnota). Vynára sa otázka: ako vziať do úvahy výšku stropu miestnosti?
- Podľa objemu . N = (S * H * 41) / C, kde N, S, C je podobné. H - výška miestnosti, 41 W - množstvo tepelného toku, ktoré je potrebné na vykurovanie 1 m 3 (empirická hodnota).
- Podľa koeficientov . N = (100 * S * K1 * K2 * K3 * K4 * K5 * K6 * K7) / C, kde N, S, C a 100 sú podobné. K1 - započítavanie počtu komôr v skle jednotky okna, K2 - izolácia stien, K3 - pomer plochy okien k ploche miestnosti, K4 - priemerná teplota v najchladnejšom zimnom týždni, K5 - počet vonkajších stien miestnosti (ktoré idú von na ulicu), K6 - typ miestnosti nad, K7 - výška stropu.
Toto je najpresnejšia verzia výpočtu počtu úsekov. Prirodzene, zaokrúhlenie čiastkových výsledkov výpočtov sa vždy vykoná na ďalšie celé číslo.
Hydraulický výpočet vodovodu
Samozrejme, „obraz“ výpočtu tepla na vykurovanie nemôže byť úplný bez výpočtu takých charakteristík, ako je objem a rýchlosť chladiva. Vo väčšine prípadov je chladiacou kvapalinou obyčajná voda v kvapalnom alebo plynnom agregáte.
Odporúča sa vypočítať skutočný objem nosiča tepla súčtom všetkých dutín vo vykurovacom systéme. Pri použití jednookruhového kotla je to najlepšia voľba. Pri použití dvojokruhových kotlov vo vykurovacom systéme je potrebné zohľadniť náklady na teplú vodu pre hygienické a iné domáce účely.
Výpočet objemu vody ohrievanej dvojokruhovým kotlom, ktorý poskytuje obyvateľom teplú vodu a ohrieva chladiacu látku, sa vykonáva spočítaním vnútorného objemu vykurovacieho okruhu a skutočných potrieb užívateľov vo vykurovanej vode.
Objem teplej vody vo vykurovacom systéme sa vypočíta podľa vzorca:
W = k * P, kde
- W je objem nosiča tepla;
- P je výkon vykurovacieho kotla;
- k - účinník (počet litrov na jednotku výkonu, rovný 13, 5, rozsah - 10-15 litrov).
Výsledný vzorec tak vyzerá takto:
W = 13, 5 * P
Rýchlosť chladiaceho média - konečné dynamické hodnotenie vykurovacieho systému, ktoré charakterizuje rýchlosť cirkulácie kvapaliny v systéme.
Táto hodnota pomáha posúdiť typ a priemer potrubia:
V = (0, 86 * P * μ) / ∆T, kde
- P - výkon kotla;
- μ - účinnosť kotla;
- ∆T je teplotný rozdiel medzi prívodnou vodou a okruhom vratnej vody.
Pomocou vyššie uvedených metód hydraulického výpočtu bude možné získať reálne parametre, ktoré sú „základom“ budúceho vykurovacieho systému.
Príklad tepelného výpočtu
Príkladom tepelného výpočtu je obyčajný jednopodlažný dom so štyrmi obytnými miestnosťami, kuchyňou, kúpeľňou, „zimnou záhradou“ a spoločenskými miestnosťami.
Základ tvorí monolitická železobetónová doska (20 cm), vonkajšie steny sú betónové (25 cm) s omietkou, strecha z drevených trámov, strecha je kovová dlažba a minerálna vlna (10 cm).
Označte počiatočné parametre domu, potrebné pre výpočty.
Rozmery budovy:
- výška podlahy - 3 m;
- malé okno prednej a zadnej časti budovy 1470 * 1420 mm;
- veľké okno fasády 2080 * 1420 mm;
- vchodové dvere 2000 * 900 mm;
- zadné dvere (prístup na terasu) 2000 * 1400 (700 + 700) mm.
Celková šírka budovy je 9, 5 m 2, dĺžka 16 m 2 . Vykurované sú len obývacie izby (4 ks), kúpeľňa a kuchyňa.
Ak chcete presne vypočítať tepelné straty na stenách z vonkajších stien, odčítajte plochu všetkých okien a dverí - jedná sa o úplne odlišný typ materiálu s tepelným odporom.
Začneme výpočtom plôch homogénnych materiálov:
- podlahová plocha - 152 m 2 ;
- plocha strechy je 180 m 2, pričom sa berie do úvahy výška podkrovia 1, 3 m a šírka nosníka 4 m;
- plocha okien je 3 x 1, 47 * 1, 42 + 2, 08 * 1, 42 = 9, 22 m2;
- plocha dverí je 2 * 0, 9 + 2 * 2 * 1, 4 = 7, 4 m 2 .
Plocha vonkajších stien bude 51 * 3-9, 22-7, 4 = 136, 38 m 2 .
Prejdeme k výpočtu tepelných strát na každom materiáli:
- Q poschodie = S * ∆T * k / d = 152 x 20 x 0, 2 / 1, 7 = 357, 65 W;
- Q strecha = 180 * 40 * 0, 1 / 0, 05 = 14400 W;
- Q okno = 9, 22 * 40 * 0, 36 / 0, 5 = 265, 54 W;
- Q dvere = 7, 4 * 40 * 0, 15 / 0, 75 = 59, 2 W;
A Q stena zodpovedá 136, 38 * 40 * 0, 25 / 0, 3 = 4546. Súčet všetkých tepelných strát bude 19628, 4 wattov.
Výsledkom je výpočet výkonu kotla: P kotla = Q strata * S vykurovacia miestnosť * 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.
Vypočítajte počet úsekov radiátorov, ktoré budú vyrábať pre jednu z miestností. Pre všetky ostatné výpočty sú podobné. Napríklad rohová miestnosť (vľavo, dolný roh diagramu) má rozlohu 10, 4 m2.
To znamená, že N = (100 * k * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C = (100 x 10, 4 x 1, 0 x 1, 0 * 0, 9 * 1, 3 x 1, 2 x 1, 0 * 1, 05) / 180=8, 5176=9.
Táto miestnosť vyžaduje 9 častí radiátora s tepelným výkonom 180 wattov.
Obraciame sa na výpočet množstva chladiva v systéme - W = 13, 5 * P = 13, 5 * 21 = 283, 5 l. To znamená, že rýchlosť chladiva bude: V = (0, 86 * P * μ) / ∆T = (0, 86 * 21000 * 0, 9) /20=812, 7 l.
Výsledkom je, že úplná rotácia celkového objemu chladiva v systéme bude ekvivalentná 2, 87 krát za hodinu.
Výber výrobkov o tepelnom výpočte pomôže určiť presné parametre prvkov vykurovacieho systému:
- Výpočet vykurovacieho systému súkromného domu: pravidlá a príklady výpočtu
- Tepelné inžinierske výpočty budov: špecifickosť a vzorce pre vykonávanie výpočtov + praktické príklady
Závery a užitočné video na túto tému
Jednoduchý výpočet vykurovacieho systému pre súkromný dom je uvedený v nasledujúcom prehľade:
Všetky nuly a všeobecne akceptované metódy výpočtu tepelných strát budovy sú uvedené nižšie:
Ďalší spôsob výpočtu úniku tepla v typickom súkromnom dome:
Toto video rozpráva o vlastnostiach obehu nosiča energie pre domáce kúrenie:
Тепловой расчёт отопительной системы носит индивидуальный характер, его необходимо выполнять грамотно и аккуратно. Чем точнее будут сделаны вычисления, тем меньше переплачивать придется владельцам загородного дома в процессе эксплуатации.
Имеете опыт выполнения теплового расчета отопительной системы? Alebo máte otázky na túto tému? Podeľte sa o svoj názor a zanechajte komentár. Blok spätnej väzby je umiestnený nižšie.