Brug af vand som kølevæske i et varmesystem er en af de mest populære muligheder for at give dit hjem varme i den kolde sæson. Du behøver kun at designe korrekt og derefter afslutte installationen af systemet. Ellers vil opvarmning være ineffektiv til høje brændstofomkostninger, som du forstår er ekstremt uinteressant i dagens energipriser.
Det er umuligt at uafhængigt beregne vandopvarmning (i det følgende - CBO) uden brug af specialiserede programmer, da beregningerne bruger komplekse udtryk, hvis værdier ikke kan bestemmes ved hjælp af en konventionel lommeregner. I denne artikel vil vi analysere detaljeret algoritmen til udførelse af beregninger, give de relevante formler under hensyntagen til beregningens forløb ved hjælp af et specifikt eksempel.
Suppleret materiale vil blive suppleret med tabeller med værdier og referenceindikatorer, der er nødvendige under beregningerne, tematiske fotos og en video, hvor der vises et klart eksempel på beregning ved hjælp af programmet.
Beregning af husets varmebalance
Til introduktion af et opvarmningsanlæg, hvor vand fungerer som et cirkulerende stof, skal først nøjagtige hydrauliske beregninger foretages.
Ved design, implementering af ethvert varmetypesystem er det nødvendigt at kende varmebalancen (i det følgende - TB). Når du kender den termiske effekt til at opretholde temperaturen i rummet, kan du vælge det rigtige udstyr og korrekt fordele dets belastning.
Om vinteren lider rummet visse varmetab (i det følgende - TP). Størstedelen af energien går gennem de lukkede elementer og ventilationsåbninger. Ubetydelige udgifter er til infiltration, opvarmning af genstande osv.
Billedgalleri
Foto fra
Beregning af vandopvarmning
Regnskab for indkommende luftvarme
Frisk luft blandet ventilation
Regnskab for tab ved forberedelse af varmt vand
Beregning af effektiviteten af brændstof forarbejdet i kedlen
En af mulighederne for varmekredsen
Åben ekspansionsbeholder system
TP afhænger af de lag, som de lukkende strukturer består af (i det følgende - OK). Moderne byggematerialer, især varmeapparater, har en lav termisk ledningsevne (i det følgende - CT), så mindre varme udvises gennem dem. For huse i samme område, men med en anden OK struktur, vil varmeomkostningerne variere.
Ud over at bestemme TP er det vigtigt at beregne TB's hjem. Indikatoren tager ikke kun højde for mængden af energi, der forlader rummet, men også mængden af nødvendig strøm til at opretholde visse gradvise foranstaltninger i huset.
De mest nøjagtige resultater leveres af specialiserede programmer designet til bygherrer. Takket være dem er det muligt at tage højde for flere faktorer, der påvirker TP.
Den største mængde varme forlader rummet gennem vægge, gulv, tag, mindst - gennem døre, vindueåbninger
Med høj nøjagtighed kan du beregne hjemmets TP ved hjælp af formler.
Husets samlede varmeforbrug beregnes ved ligningen:
Q = QOkay + Qv,
Hvor QOkay - mængden af varme, der forlader rummet gennem OK; Qv - omkostninger til termisk ventilation.
Tab ved ventilation tages i betragtning, hvis luften, der kommer ind i rummet, har en lavere temperatur.
Beregningerne tager normalt højde for OK ved at komme ind på den ene side af gaden. Dette er udvendige vægge, gulv, tag, døre og vinduer.
Generelt TP QOkay lig med summen af TP for hver OK, det vil sige:
QOkay = ∑Qst + ∑Qokn + ∑Qdv + ∑QPTL + ∑Qpl,
Hvor:
- Qst - værdien af TP-vægge
- Qokn - TP-vinduer;
- Qdv - TP-døre;
- QPTL - TP loft;
- Qpl - TP gulv.
Hvis gulvet eller loftet har en forskellig struktur over hele området, beregnes TP for hvert sted separat.
Beregning af varmetab gennem OK
Til beregninger kræves følgende information:
- vægkonstruktion, anvendte materialer, deres tykkelse, CT;
- udetemperaturen på en ekstremt kold fem-dages vinter i byen;
- OK område;
- orientering OK;
- Anbefalet hjemmetemperatur om vinteren.
For at beregne TP skal du finde den totale termiske modstand ROkay. For at gøre dette, find ud af den termiske modstand R1, R2, R3, ..., Rn hvert lag er OK.
Koefficient Rn beregnet med formlen:
Rn = B / k,
I formlen: B - lagtykkelse OK i mm k - CT for hvert lag.
Den samlede R kan bestemmes ved udtrykket:
R = ∑Rn
Producenter af døre og vinduer angiver normalt koefficienten R i passet til produktet, så det er ikke nødvendigt at beregne det separat.
Vinduernes termiske modstand kan ikke beregnes, fordi det tekniske datablad allerede indeholder de nødvendige oplysninger, hvilket forenkler beregningen af TP
Den generelle formel til beregning af TP gennem OK er som følger:
QOkay = ∑S × (tVNT - tnar) × R × l,
I udtrykket:
- S - område OK, m2;
- tVNT - ønsket rumtemperatur;
- tnar - udetemperatur udendørs
- R - modstandskoefficient, beregnet separat eller hentet fra produktpaset;
- l - en forfiningskoefficient, der tager højde for væggernes orientering i forhold til de kardinalpunkter.
Beregning af TB giver dig mulighed for at vælge udstyr med den krævede kapacitet, hvilket fjerner sandsynligheden for et varmeunderskud eller dets overskud. Underskuddet af termisk energi kompenseres ved at øge luftstrømmen gennem ventilation og overskydende ved at installere yderligere opvarmningsudstyr.
Omkostninger til termisk ventilation
Den generelle formel til beregning af ventilations-TP er som følger:
Qv = 0,28 × Ln × sVNT × c × (tVNT - tnar),
Variabler har følgende betydninger i udtrykket:
- Ln - indgående luftomkostninger
- pVNT - lufttæthed ved en bestemt temperatur i rummet;
- c - luftens varmekapacitet
- tVNT - temperatur i huset;
- tnar - udetemperatur.
Hvis der er installeret ventilation i bygningen, skal parameter Ln taget fra enhedens tekniske egenskaber. Hvis der ikke er nogen ventilation, tages der en standardindikator for specifik luftudveksling svarende til 3 m3 i time.
Baseret på dette har Ln beregnet med formlen:
Ln = 3 × Spl,
Udtryk Spl - gulvareal.
2% af alle varmetab skyldes infiltration, 18% - ved ventilation. Hvis rummet er udstyret med et ventilationssystem, tages der hensyn til TP gennem ventilation i beregningerne, og infiltration er ikke taget i betragtning
Beregn derefter lufttætheden pVNT ved en given temperatur tVNT.
Du kan gøre dette ved formlen:
pVNT = 353 / (273 + tVNT),
Specifik varmekapacitet c = 1.0005.
Hvis ventilation eller infiltration er uorganiseret, der er revner eller huller i væggene, skal beregningen af TP gennem huller overlades til specielle programmer.
I vores anden artikel gav vi et detaljeret eksempel på varmeteknisk beregning af en bygning med specifikke eksempler og formler.
Eksempel på beregning af varmebalance
Overvej et hus, der er 2,5 m højt, 6 m bredt og 8 m langt, beliggende i byen Okha i Sakhalin-regionen, hvor termometertermometeret falder til -29 grader i en ekstremt kold 5-dages periode.
Som et resultat af målingen blev jordtemperaturen indstillet til +5. Den anbefalede temperatur inde i strukturen er +21 grader.
Det er mest praktisk at afbilde husdiagrammet på papir, der ikke kun angiver bygningens længde, bredde og højde, men også orienteringen med hensyn til kardinalpunkterne, samt placering, dimensioner på vinduer og døre.
Husets vægge består af:
- murværk med en tykkelse på B = 0,51 m, CT k = 0,64;
- mineraluld B = 0,05 m, k = 0,05;
- Overflader B = 0,09 m, k = 0,26.
Når du bestemmer k, er det bedre at bruge tabellerne, der præsenteres på producentens websted, eller at finde information i produktets tekniske pas.
Når man kender den termiske ledningsevne, er det muligt at vælge de mest effektive materialer set ud fra termisk isolering. Baseret på ovenstående tabel anbefales det at bruge mineraluldsplader og ekspanderet polystyren i konstruktionen
Gulvet består af følgende lag:
- OSB-plader B = 0,1 m, k = 0,13;
- mineraluld B = 0,05 m, k = 0,047;
- cementmasse B = 0,05 m, k = 0,58;
- polystyrenskum B = 0,06 m, k = 0,043.
Der er ingen kælder i huset, og gulvet har den samme struktur over hele området.
Loftet består af lag:
- gipsplader B = 0,025 m, k = 0,21;
- isolering B = 0,05 m, k = 0,14;
- tagplade B = 0,05 m, k = 0,043.
Der er ingen udgange til loftet.
Huset har kun 6 dobbeltkammervinduer med I-glas og argon. Fra det tekniske pas for produkterne vides det, at R = 0,7. Windows har dimensioner 1,1x1,4 m.
Døre har dimensioner på 1x2,2 m, indikator R = 0,36.
Trin 1 - beregning af vægttab
Vægge over hele området består af tre lag. Først beregner vi deres totale termiske modstand.
Hvorfor bruge formlen:
R = ∑Rn,
og udtryk:
Rn = B / k
Med de første oplysninger får vi:
Rst = 0.51/0.64 + 0.05/0.05 + 0.09/0.26 = 0.79 +1 + 0.35 = 2.14
Efter at have lært R, kan vi begynde at beregne TP for de nordlige, sydlige, østlige og vestlige vægge.
Yderligere faktorer tager højde for særegenhederne ved placeringen af væggene i forhold til de kardinalpunkter. Normalt dannes en "vindros" i den nordlige del under koldt vejr, som et resultat af, at TP'er på denne side vil være højere end på andre
Vi beregner arealet af nordvæggen:
Ssev.sten = 8 × 2.5 = 20
Så erstattes med formlen QOkay = ∑S × (tVNT - tnar) × R × l og i betragtning af at l = 1.1, får vi:
Qsev.sten = 20 × (21 + 29) × 1.1 × 2.14 = 2354
South Wall Area Syuch.st = Ssev.st = 20.
Der er ingen indbyggede vinduer eller døre i væggen, derfor får vi i betragtning af koefficienten l = 1 følgende TP:
Qyuch.st = 20 × (21 +29) × 1 × 2.14 = 2140
For de vestlige og østlige vægge er koefficienten l = 1,05. Derfor kan du finde det samlede areal af disse vægge, det vil sige:
Szap.st + Svost.st = 2 × 2.5 × 6 = 30
6 vinduer og en dør er indbygget i væggene. Beregn det samlede areal af vinduer og S-døre:
Sokn = 1.1 × 1.4 × 6 = 9.24
Sdv = 1 × 2.2 = 2.2
Definer S-vægge undtagen S-vinduer og døre:
Svost + zap = 30 – 9.24 – 2.2 = 18.56
Vi beregner den samlede TP for de østlige og vestlige vægge:
Qvost + zap =18.56 × (21 +29) × 2.14 × 1.05 = 2085
Efter at have modtaget resultaterne beregner vi den mængde varme, der forlader gennem væggene:
Qst = Qsev.st + Qyuch.st + Qvost + zap = 2140 + 2085 + 2354 = 6579
Den samlede samlede TP af væggene er 6 kW.
Trin 2 - beregning af TP-vinduer og -døre
Vinduerne er placeret på de østlige og vestlige vægge, når man beregner koefficienten l = 1,05. Det er kendt, at strukturen i alle strukturer er den samme og R = 0,7.
Ved hjælp af værdierne for området ovenfor får vi:
Qokn = 9.24 × (21 +29) × 1.05 × 0.7 = 340
Når vi ved, at vi for døre R = 0,36 og S = 2,2 definerer deres TP:
Qdv = 2.2 × (21 +29) × 1.05 × 0.36 = 42
Som et resultat kommer 340 W varme ud gennem vinduerne og 42 W gennem dørene.
Trin 3 - bestemmelse af TP for gulv og loft
Naturligvis vil loftet og gulvet være det samme og beregnes som følger:
Spol = SPTL = 6 × 8 = 48
Vi beregner den samlede termiske modstand på gulvet under hensyntagen til dets struktur.
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
Vel vidende at jordtemperatur tnar= + 5 og under hensyntagen til koefficienten l = 1 beregner vi gulvet Q:
Qpol = 48 × (21 – 5) × 1 × 3.4 = 2611
Afrunding får vi, at varmetabet på gulvet er ca. 3 kW.
Ved TP-beregninger er det nødvendigt at tage de lag, der påvirker varmeisolering, f.eks. Beton, plader, murværk, varmeovne osv. I betragtning.
Bestem den termiske modstand for loftet RPTL og dets Q:
- RPTL = 0.025/0.21 + 0.05/0.14 + 0.05/0.043 = 0.12 + 0.71 + 0.35 = 1.18
- QPTL = 48 × (21 +29) × 1 × 1.18 = 2832
Det følger, at næsten 6 kW går gennem loftet og gulvet.
Trin 4 - beregne ventilations-TP
Indendørs ventilation er organiseret, beregnet ud fra formlen:
Qv = 0,28 × Ln × sVNT × c × (tVNT - tnar)
Baseret på de tekniske egenskaber er den specifikke varmeoverførsel 3 kubikmeter i timen, dvs.
Ln = 3 × 48 = 144.
For at beregne densiteten bruger vi formlen:
pVNT = 353 / (273 + tVNT).
Den beregnede stuetemperatur er +21 grader.
TP-ventilation beregnes ikke, hvis systemet er udstyret med en luftvarmeanordning
Ved at udskifte de kendte værdier opnår vi:
pVNT = 353/(273+21) = 1.2
Vi erstatter figurerne opnået i ovenstående formel:
Qv = 0.28 × 144 × 1.2 × 1.005 × (21 – 29) = 2431
I betragtning af ventilations-TP vil bygningens samlede Q være:
Q = 7000 + 6000 + 3000 = 16000.
Konvertering til kW opnår vi et samlet varmetab på 16 kW.
Billedgalleri
Foto fra
Beregning af brændstoffets brændværdi
Bestemmelse af mængden af varme under forbrænding af kul
Evne til at brænde brænde
Den bedste mulighed er brugen af blåt brændstof
Funktioner ved beregning af CBO
Efter at have fundet TP-indikatoren går de videre til hydraulisk beregning (i det følgende - GR).
Baseret på det opnås information om følgende indikatorer:
- den optimale diameter på rørene, som når trykket falder, vil være i stand til at passere en given mængde kølemiddel;
- kølevæskestrøm i et bestemt område;
- vand hastighed;
- resistivitetsværdi.
Før de starter beregningerne, for at forenkle beregningerne, skildrer de et rumligt diagram over det system, hvor alle dets elementer er arrangeret parallelt med hinanden.
Diagrammet viser et varmesystem med en øvre ledning, kølevæskebevægelsen er en blindgyde
Overvej de vigtigste faser i beregningen af vandopvarmning.
GR af hovedcirkulationsringen
Metoden til beregning af GR er baseret på den antagelse, at temperaturfaldene i alle stigere og grene er de samme.
Beregningsalgoritmen er som følger:
- I det viste diagram, under hensyntagen til varmetab, påføres varmebelastninger på varmeenheder, stigerør.
- Vælg hovedcirkulationsringen (i det følgende - HCC) på baggrund af ordningen. Det særlige ved denne ring er, at cirkulationstrykket pr. Enhedens længde af ringen har mindst værdi.
- HCC er opdelt i sektioner med konstant varmeforbrug. For hvert afsnit angives nummer, termisk belastning, diameter og længde.
I det vertikale system med en rørtype tages ringen, gennem hvilken den mest belastede stigning passerer med blindgyde eller samtidig bevægelse af vand langs lysnettet, som fcc. Vi talte mere detaljeret om at forbinde cirkulationsringe i et enkelt-rørssystem og vælge det vigtigste i den næste artikel. Vi var særlig opmærksomme på rækkefølgen af beregninger ved hjælp af et specifikt eksempel til klarhed.
I vertikale systemer af en to-rørs type passerer fcc gennem den nedre opvarmningsanordning, som har en maksimal belastning under blindgyde eller tilhørende vandbevægelse
I et vandret system af en-slangetype skal fcc'en have det laveste cirkulationstryk og en enhed af ringlængde. For systemer med naturlig cirkulation er situationen den samme.
Med GR-stigerør i et vertikalt system af en enkelt-rørstype betragtes gennemstrømning, strømningsjusterbar stigerør, der har forenede knudepunkter i deres sammensætning, som en enkelt kontur. For stigerør med lukningssektioner foretages adskillelse under hensyntagen til fordelingen af vand i rørledningen til hvert instrumentknudepunkt.
Vandforbrug på et givet sted beregnes ved formlen:
GKont = (3,6 × QKont × β1 × β2) / ((tr - t0) × c)
I udtrykket har alfabetiske tegn følgende betydning:
- QKont - termisk belastning på kredsløbet;
- β1, β2 - yderligere tabelkoefficienter, der tager højde for varmeoverførslen i rummet;
- c - vandets varmekapacitet er 4.187;
- tr - vandtemperatur i forsyningsledningen;
- t0 - vandtemperatur i returledningen.
Efter at have bestemt diameteren og mængden af vand er det nødvendigt at kende hastigheden for dens bevægelse og værdien af resistiviteten R. Alle beregninger udføres mest bekvemt ved hjælp af specielle programmer.
GH for den sekundære cirkulationsring
Efter GR af hovedringen bestemmes trykket i den lille cirkulationsring, der dannes gennem dens nærmeste stigerør, idet der tages hensyn til, at tryktab ikke kan variere med mere end 15% med en deadlock og ikke mere end 5% med en forbipasserende.
Hvis det ikke er muligt at relatere tryktabet, skal du installere en gasspjæld, hvis diameter beregnes ved hjælp af softwaremetoder.
Beregning af radiatorbatterier
Lad os gå tilbage til planen for huset, der er placeret ovenfor. Ved beregninger viste det sig, at 16 kW energi ville være påkrævet for at opretholde varmebalancen. I dette hus er der 6 lokaler til forskellige formål - en stue, et badeværelse, et køkken, et soveværelse, en korridor, en indgang.
Baseret på dimensionerne på strukturen kan du beregne lydstyrken V:
V = 6 × 8 × 2,5 = 120 m3
Dernæst skal du finde mængden af termisk effekt pr. M3. For dette skal Q divideres med den fundne lydstyrke, det vil sige:
P = 16000/120 = 133 W pr. M3
Derefter skal du bestemme, hvor meget varmekraft der kræves til et rum. I diagrammet er arealet af hvert værelse allerede beregnet.
Definer lydstyrken:
- et badeværelse – 4.19×2.5=10.47;
- stue – 13.83×2.5=34.58;
- køkken – 9.43×2.5=23.58;
- soveværelse – 10.33×2.5=25.83;
- korridoren – 4.10×2.5=10.25;
- entre – 5.8×2.5=14.5.
I beregningerne skal du også tage højde for rum, hvor der ikke er opvarmningsbatterier, for eksempel en korridor.
Korridoren opvarmes på en passiv måde, varme kommer ind i den på grund af cirkulation af termisk luft, når folk bevæger sig gennem døråbninger osv.
Bestem den krævede mængde varme for hvert værelse ved at multiplicere rumets volumen med en indikator R.
Vi får den krævede strøm:
- til badeværelset - 10,47 × 133 = 1392 W;
- til stuen - 34,58 × 133 = 4599 W;
- til køkken - 23,58 × 133 = 3136 W;
- til soveværelset - 25,83 × 133 = 3435 W;
- til korridoren - 10,25 × 133 = 1363 W;
- til gangen - 14,5 × 133 = 1889 W.
Vi fortsætter med at beregne radiatorbatterier. Vi bruger aluminiumsradiatorer, hvis højde er 60 cm, med en effekt på en temperatur på 70 150 watt.
Vi beregner det krævede antal radiatorbatterier:
- et badeværelse – 1392/150=10;
- stue – 4599/150=31;
- køkken – 3136/150=21;
- soveværelse – 3435/150=23;
- entre – 1889/150=13.
I alt krævet: 10 + 31 + 21 + 23 + 13 = 98 radiatorbatterier.
Vores side har også andre artikler, hvor vi undersøgte detaljeret proceduren til udførelse af termisk beregning af varmesystemet, trinvis beregning af strømmen til radiatorer og opvarmningsrør. Og hvis dit system antager tilstedeværelsen af varme gulve, skal du udføre yderligere beregninger.
Alle disse spørgsmål er dækket mere detaljeret i vores følgende artikler:
- Termisk beregning af et varmesystem: hvordan man beregner belastningen på et system korrekt
- Beregning af varme radiatorer: hvordan beregnes det krævede antal og strøm af batterier
- Beregning af rørvolumen: beregningsprincipper og beregningsregler i liter og kubikmeter
- Sådan foretages en beregning af et varmt gulv ved hjælp af eksemplet med et vandsystem
- Beregning af rør til gulvvarme: rørtyper, metoder og trin for lægning + beregning af flow
I videoen kan du se et eksempel på beregning af vandopvarmning, der udføres ved hjælp af Valtec-programmet:
Hydrauliske beregninger udføres bedst ved hjælp af specielle programmer, der garanterer høj nøjagtighed af beregningerne, idet der tages højde for alle nuancer i designet.
Er du specialiseret i beregning af varmesystemer ved hjælp af vand som kølemiddel og ønsker at supplere vores artikel med nyttige formler, dele professionelle hemmeligheder?
Eller måske vil du fokusere på yderligere beregninger eller påpege unøjagtigheder i vores beregninger? Skriv dine kommentarer og anbefalinger i blokken under artiklen.