Beräkning av vattenuppvärmning: formler, regler, exempel på genomförande

Spara och multiplicera!

Så här kan Pipeline-mottot formuleras i utvecklingen och implementeringen av en ny generations hydrauliska beräkningsprogram - ett pålitligt modernt universellt system för massapplicering och måttlig kostnad. Vad exakt vill vi bevara och vad ska vi öka?

Det är nödvändigt att bevara de fördelar med programmet som har införlivats i det sedan starten och utvecklats under efterföljande förbättringar:

• en korrekt, modern och beprövad beräkningsmodell som ligger till grund för programmet, inklusive en detaljerad analys av flödesregimer och lokala motstånd;
• hög räknehastighet, vilket gör att användaren omedelbart kan beräkna olika alternativ för beräkningsschemat;
• möjligheterna till designberäkning som ingår i programmet (val av diametrar);
• möjligheten till automatisk beräkning av de nödvändiga termofysiska egenskaperna hos ett brett utbud av transporterade produkter;
• enkelheten i ett intuitivt användargränssnitt;
• tillräcklig mångsidighet av programmet, vilket gör att det kan användas inte bara för tekniska, utan också för andra typer av pipelines;
• måttlig kostnad för programmet, vilket ligger inom makten för ett brett utbud av designorganisationer och avdelningar.

Samtidigt avser vi att radikalt öka programmets kapacitet och antalet vanliga användare genom att eliminera brister och lägga till dess funktionalitet inom följande huvudområden:

• Programvara och funktionell integration i alla dess aspekter: från en uppsättning specialiserade och dåligt integrerade program bör man gå över till ett enda, modulärt strukturprogram för hydrauliska beräkningar som ger termisk beräkning, redogörelse för uppvärmning av satelliter och elektrisk uppvärmning, beräkning av rör med godtycklig sektion (inklusive gas kanaler), beräkning och val av pumpar, annan utrustning, beräkning och val av styranordningar;
• säkerställa mjukvaruintegration (inklusive dataöverföring) med andra program av NTP "Truboprovod", främst med programmen "Isolation", "Predvalve", STARS;
• integration med olika grafiska CAD-system, främst avsedda för design av tekniska installationer, såväl som underjordiska rörledningar;
• integration med andra system för teknisk beräkning (främst med system för modellering av tekniska processer HYSYS, PRO/II och liknande) med hjälp av den internationella standarden CAPE OPEN (stöd för Thermo- och Unit-protokoll).

Förbättra användargränssnittets användbarhet. Särskilt:

• tillhandahållande av grafisk inmatning och redigering av beräkningsschemat;

grafisk representation av beräkningsresultat (inklusive piezometer).

Utökning av programmets funktioner och dess tillämpbarhet för beräkning av olika typer av rörledningar. Inklusive:

• tillhandahålla beräkning av rörledningar med godtycklig topologi (inklusive ringsystem), vilket gör att programmet kan användas för att beräkna externa tekniska nätverk;

ger möjlighet att ställa in och ta hänsyn vid beräkning av de miljöförhållanden som förändras längs med en utvidgad rörledning (jord- och läggningsparametrar, värmeisolering etc.), vilket gör det möjligt att använda programmet mer allmänt för beräkning av huvudledning rörledningar;
implementering av rekommenderade industristandarder och metoder i programmet hydraulisk beräkning av gasledningar (SP 42-101-2003), värmenät (SNiP 41-02-2003), huvudoljeledningar (RD 153-39.4-113-01), oljefältsrörledningar (RD 39-132-94), etc.
beräkning av flerfasflöden, vilket är viktigt för rörledningar som knyter ihop olje- och gasfält.
Utvidgning av programmets designfunktioner, löser på grundval av problemen med att optimera parametrarna för komplexa rörledningssystem och det optimala valet av utrustning.

Beräkning av luftvärmesystemet - en enkel teknik

Att designa luftvärme är inte en lätt uppgift. För att lösa det är det nödvändigt att ta reda på ett antal faktorer, vars oberoende bestämning kan vara svår. RSV-specialister kan kostnadsfritt göra ett förprojekt åt dig för luftvärmning av ett rum baserat på GREEERS-utrustning.

Ett luftvärmesystem, som alla andra, kan inte skapas på måfå. För att säkerställa den medicinska standarden för temperatur och frisk luft i rummet krävs en uppsättning utrustning, vars val baseras på en noggrann beräkning.Det finns flera metoder för att beräkna luftvärme, av varierande grad av komplexitet och noggrannhet. Ett vanligt problem vid beräkningar av denna typ är bristen på hänsyn till påverkan av subtila effekter, som inte alltid är möjliga att förutse.

Därför är att göra en oberoende beräkning, att inte vara specialist inom värme och ventilation, fylld med fel eller felberäkningar. Du kan dock välja den mest prisvärda metoden baserat på valet av värmesystemeffekt.

Formel för att bestämma värmeförlust:

Q=S*T/R

Var:

• Q är mängden värmeförlust (W)
• S - arean av byggnadens alla strukturer (lokaler)
• T är skillnaden mellan inre och yttre temperaturer
• R - termiskt motstånd hos omslutande strukturer

Exempel:

Byggnaden med en yta på 800 m2 (20 × 40 m), en höjd av 5 m, har 10 fönster som mäter 1,5 × 2 m. Hitta strukturens yta:
800 + 800 = 1600 m2 (golv- och takyta)
1,5 × 2 × 10 = 30 m2 (fönsteryta)
(20 + 40) × 2 × 5 = 600 m2 (väggarea). Vi subtraherar härifrån arean av fönstren, vi får den "rena" arean av väggarna 570 m2

I tabellerna för SNiP finner vi den termiska motståndskraften hos betongväggar, golv och golv och fönster. Du kan definiera det själv med formeln:

Var:

• R - termiskt motstånd
• D - materialtjocklek
• K - koefficient för värmeledningsförmåga

För enkelhetens skull kommer vi att ta tjockleken på väggarna och golvet med taket att vara densamma, lika med 20 cm. Då kommer termisk motstånd att vara 0,2 m / 1,3 \u003d 0,15 (m2 * K) / W
Vi väljer fönsters termiska motstånd från tabellerna: R \u003d 0,4 (m2 * K) / W
Låt oss ta temperaturskillnaden som 20 ° С (20 ° С inuti och 0 ° С utanför).

Sen för väggarna får vi

• 2150 m2 × 20°С / 0,15 = 286666=286 kW
• För fönster: 30 m2 × 20 ° C / 0,4 \u003d 1500 \u003d 1,5 kW.
• Total värmeförlust: 286 + 1,5 = 297,5 kW.

Detta är mängden värmeförlust som måste kompenseras med hjälp av luftvärme med en effekt på ca 300 kW

Det är anmärkningsvärt att när man använder golv- och väggisolering minskar värmeförlusten med minst en storleksordning.

Allmänna beräkningar

Det är nödvändigt att bestämma den totala uppvärmningskapaciteten så att värmepannans kraft är tillräcklig för högkvalitativ uppvärmning av alla rum. Att överskrida den tillåtna volymen kan leda till ökat slitage på värmaren, samt betydande energiförbrukning.

Den erforderliga mängden värmemedium beräknas enligt följande formel: Total volym = V-panna + V-radiatorer + V-rör + V expansionskärl

Panna

Beräkningen av värmeenhetens effekt låter dig bestämma pannans kapacitetsindikator. För att göra detta räcker det att utgå från förhållandet vid vilket 1 kW värmeenergi är tillräckligt för att effektivt värma upp 10 m2 bostadsyta. Detta förhållande är giltigt i närvaro av tak, vars höjd inte är mer än 3 meter.

Så snart panneffektindikatorn blir känd räcker det att hitta en lämplig enhet i en specialiserad butik. Varje tillverkare anger mängden utrustning i passdata.

Därför, om den korrekta effektberäkningen utförs, kommer det inte att finnas några problem med att bestämma den erforderliga volymen.

För att bestämma den tillräckliga volymen vatten i rören är det nödvändigt att beräkna rörledningens tvärsnitt enligt formeln - S = π × R2, där:

• S - tvärsnitt;
• π är en konstant konstant lika med 3,14;
• R är den inre radien av rören.

Efter att ha beräknat värdet på rörens tvärsnittsarea räcker det att multiplicera det med den totala längden av hela rörledningen i värmesystemet.

Expansionskärl

Det är möjligt att bestämma vilken kapacitet expansionstanken ska ha, med data om kylvätskans termiska expansionskoefficient. För vatten är denna indikator 0,034 vid uppvärmning till 85 °C.

När du utför beräkningen är det tillräckligt att använda formeln: V-tank \u003d (V syst × K) / D, där:

• V-tank - den erforderliga volymen av expansionstanken;
• V-syst - den totala volymen vätska i de återstående elementen i värmesystemet;
• K är expansionskoefficienten;
• D - expansionstankens effektivitet (anges i den tekniska dokumentationen).

För närvarande finns det ett brett utbud av individuella typer av radiatorer för värmesystem. Förutom funktionella skillnader har de alla olika höjder.

För att beräkna volymen av arbetsvätska i radiatorer måste du först beräkna deras antal. Multiplicera sedan detta belopp med volymen av en sektion.

Du kan ta reda på volymen på en radiator med hjälp av data från produktens tekniska datablad. I avsaknad av sådan information kan du navigera enligt de genomsnittliga parametrarna:

• gjutjärn - 1,5 liter per sektion;
• bimetallisk - 0,2-0,3 l per sektion;
• aluminium - 0,4 l per sektion.

Följande exempel hjälper dig att förstå hur du korrekt beräknar värdet. Låt oss säga att det finns 5 radiatorer gjorda av aluminium. Varje värmeelement innehåller 6 sektioner. Vi gör beräkningen: 5 × 6 × 0,4 \u003d 12 liter.

Som du kan se kommer beräkningen av värmekapaciteten ner på att beräkna det totala värdet av de fyra ovanstående elementen.

Inte alla kan bestämma den erforderliga kapaciteten hos arbetsvätskan i systemet med matematisk noggrannhet.Därför, eftersom de inte vill utföra beräkningen, agerar vissa användare enligt följande. Till att börja med fylls systemet med ca 90%, varefter prestandan kontrolleras. Lufta sedan ut den ackumulerade luften och fortsätt fylla.

Under driften av värmesystemet uppstår en naturlig minskning av kylvätskans nivå som ett resultat av konvektionsprocesser. I det här fallet är det en förlust av kraft och produktivitet hos pannan. Detta innebär behovet av en reservtank med en arbetsvätska, varifrån det kommer att vara möjligt att övervaka förlusten av kylvätska och, om nödvändigt, fylla på den.

Förstudie av projektet

Val
en eller annan designlösning -
uppgiften är vanligtvis multifaktoriell. I
I samtliga fall är det ett stort antal
möjliga lösningar på problemet
uppgifter, eftersom alla system av TG och V
kännetecknar en uppsättning variabler
(en uppsättning systemutrustning, olika
dess parametrar, sektioner av rörledningar,
material som de är gjorda av
etc.).

PÅ
I det här avsnittet jämför vi två typer av radiatorer:
Rifar
Monolit
350 och Sira
RS
300.

Till
bestämma kostnaden för radiatorn,
Låt oss göra deras termiska beräkningar för ändamålet
specifikation av antalet sektioner. Beräkning
Rifar kylare
Monolit
350 ges i avsnitt 5.2.

Klassificering av vattenvärmesystem

Beroende på platsen för värmealstringsplatsen är vattenvärmesystem indelade i centraliserade och lokala. På ett centraliserat sätt levereras värme till exempelvis flerbostadshus, alla typer av institutioner, företag och andra objekt.

I det här fallet genereras värme i kraftvärmeverk eller pannhus och levereras sedan till konsumenter med hjälp av rörledningar.

Lokala (autonoma) system ger värme, till exempel privata hus. Den produceras direkt vid själva värmeförsörjningsanläggningarna. För detta ändamål används ugnar eller specialenheter som arbetar med elektricitet, naturgas, flytande eller fasta brännbara material.

Beroende på hur vattenmassornas rörelse säkerställs kan uppvärmningen ske med forcerad (pumpning) eller naturlig (gravitations) rörelse av kylvätskan. System med forcerad cirkulation kan vara med ringscheman och med scheman av primär-sekundära ringar.

Olika vattenvärmesystem skiljer sig från varandra i typen av ledningar och metoden för att ansluta enheter. Kombinerar deras typ av kylvätska som överför värme till värmeenheter (+)

I enlighet med vattnets rörelseriktning i tillförsel- och returtypernas huvudledning, kan värmetillförseln ske med passerande och dödlägesrörelse av kylvätskan. I det första fallet rör sig vatten i elnätet i en riktning och i det andra - i olika riktningar.

I kylvätskans rörelseriktning är systemen uppdelade i återvändsgränd och räknare. I den första riktas flödet av uppvärmt vatten i motsatt riktning mot det kylda vattnets riktning. I förbigående scheman sker rörelsen av det uppvärmda och kylda kylmediet i samma riktning (+)

Värmerör kan anslutas till värmeanordningar i olika system. Om värmarna är anslutna i serie kallas ett sådant schema en enrörskrets, om parallellt - en tvårörskrets.

Det finns också ett bifilärt schema, där alla de första halvorna av enheterna först kopplas i serie, och sedan, för att säkerställa det omvända utflödet av vatten, deras andra halvor.

Placeringen av rören som förbinder värmeanordningarna gav namnet till ledningarna: de skiljer mellan dess horisontella och vertikala varianter. Enligt monteringsmetoden särskiljs kollektor-, T- och blandade rörledningar.

Schema för värmesystem med övre och nedre ledningar skiljer sig åt i platsen för matningsledningen. I det första fallet läggs tillförselröret ovanför enheterna som tar emot det uppvärmda kylmedlet från det, i det andra fallet läggs röret under batterierna (+)

I de bostadshus där det inte finns några källare, men det finns en vind, används värmesystem med luftledningar. I dem är matningsledningen placerad ovanför värmeapparaterna.

För byggnader med teknisk källare och platt tak används uppvärmning med en lägre ledning, där vattenförsörjningen och avloppsledningarna är placerade under värmeanordningarna.

Det finns också en ledning med en "omvänd" cirkulation av kylvätskan. I detta fall är returledningen för värmetillförseln placerad under enheterna.

Enligt metoden för att ansluta matningsledningen till värmeanordningarna är system med övre ledningar uppdelade i scheman med tvåvägs, envägs och vältad rörelse av kylvätskan

Räkneexempel

Korrektionsfaktorerna i detta fall kommer att vara lika med:

• K1 (tvåkammar tvåglasfönster) = 1,0;
• K2 (väggar av trä) = 1,25;
• K3 (glasarea) = 1,1;
• K4 (vid -25°C -1,1 och vid 30°C) = 1,16;
• K5 (tre ytterväggar) = 1,22;
• K6 (en varm vind från ovan) = 0,91;
• K7 (rumshöjd) = 1,0.

Som ett resultat kommer den totala värmebelastningen att vara lika med: I det fall då en förenklad beräkningsmetod baserad på beräkningen av värmeeffekten enligt arean skulle användas, skulle resultatet bli ett helt annat: Ett exempel på beräkning av värmeeffekten för ett värmesystem på video:

Beräkning för värmeradiatorer per område

Förstorad beräkning

Om för 1 kvm. område kräver 100 W värmeenergi, sedan ett rum på 20 kvm. ska få 2 000 watt. En typisk åttasektionsradiator avger cirka 150 watt värme. Vi delar 2 000 med 150, vi får 13 sektioner. Men detta är en ganska förstorad beräkning av den termiska belastningen.

Noggrann beräkning

Den exakta beräkningen utförs enligt följande formel: Qt = 100 W/kvm. × S(rum) kvm. × q1 × q2 × q3 × q4 × q5 × q6× q7, där:

• q1 - typ av glasning: vanlig = 1,27; dubbel = 1,0; trippel = 0,85;
• q2 - väggisolering: svag eller frånvarande = 1,27; vägg utlagd i 2 tegelstenar = 1,0, modern, hög = 0,85;
• q3 - förhållandet mellan den totala arean av fönsteröppningar och golvytan: 40% = 1,2; 30% = 1,1; 20% - 0,9; 10% = 0,8;
• q4 - lägsta utomhustemperatur: -35 C = 1,5; -25 C \u003d 1,3; -20 C = 1,1; -15 C \u003d 0,9; -10 C = 0,7;
• q5 - antalet ytterväggar i rummet: alla fyra = 1,4, tre = 1,3, hörnrum = 1,2, en = 1,2;
• q6 - typ av beräkningsrum ovanför beräkningsrummet: kall vind = 1,0, varm vind = 0,9, uppvärmt rum för bostäder = 0,8;
• q7 - takhöjd: 4,5 m = 1,2; 4,0 m = 1,15; 3,5 m = 1,1; 3,0 m = 1,05; 2,5 m = 1,3.

Moderna värmeelement

Det är extremt sällsynt idag att se ett hus där uppvärmning uteslutande sker av luftkällor. Dessa inkluderar elektriska värmare: värmefläktar, radiatorer, ultraviolett strålning, värmepistoler, elektriska eldstäder, spisar.Det är mest rationellt att använda dem som hjälpelement med ett stabilt huvudvärmesystem. Anledningen till deras "minoritet" är den ganska höga kostnaden för el.

Huvudelementen i värmesystemet

När du planerar någon typ av värmesystem är det viktigt att veta att det finns allmänt accepterade rekommendationer angående effekttätheten för den använda värmepannan. I synnerhet för de norra delarna av landet är det cirka 1,5 - 2,0 kW, i centrala - 1,2 - 1,5 kW, i södra - 0,7 - 0,9 kW

I det här fallet, innan du beräknar värmesystemet, för att beräkna den optimala panneffekten, använd formeln:

W katt. = S*W / 10.

Beräkning av byggnaders värmesystem, nämligen pannans kraft, är ett viktigt steg i planeringen av skapandet av ett värmesystem

Det är viktigt att vara särskilt uppmärksam på följande parametrar:

• den totala ytan av alla rum som kommer att anslutas till värmesystemet - S;
• rekommenderad specifik effekt för pannan (parameter beroende på region).

Antag att det är nödvändigt att beräkna värmesystemets kapacitet och pannans effekt för ett hus där den totala ytan av lokalerna som behöver värmas är S = 100 m2. Samtidigt tar vi den rekommenderade specifika kraften för de centrala regionerna i landet och ersätter data i formeln. Vi får:

W katt. \u003d 100 * 1,2 / 10 \u003d 12 kW.

Beräkning av värmepannans effekt

Pannan som en del av värmesystemet är utformad för att kompensera för byggnadens värmeförlust.Och även, i fallet med ett dubbelkretssystem eller när pannan är utrustad med en indirekt värmepanna, för uppvärmning av vatten för hygieniska behov.

En enkelkretspanna värmer endast kylvätskan för värmesystemet

För att bestämma kraften hos värmepannan är det nödvändigt att beräkna kostnaden för värmeenergi i huset genom fasadväggarna och för att värma den utbytbara luftatmosfären i interiören.

Data om värmeförluster i kilowattimmar per dag krävs - i fallet med ett konventionellt hus beräknat som ett exempel är dessa:

271,512 + 45,76 = 317,272 kWh,

Var: 271.512 - daglig värmeförlust från ytterväggar; 45,76 - daglig värmeförlust för tilluftsvärme.

Följaktligen kommer den erforderliga värmeeffekten för pannan att vara:

317,272 : 24 (timmar) = 13,22 kW

En sådan panna kommer dock att vara under konstant hög belastning, vilket minskar dess livslängd. Och på särskilt frostiga dagar kommer pannans designkapacitet inte att räcka, för med en hög temperaturskillnad mellan rummet och utomhusatmosfären kommer byggnadens värmeförlust att öka kraftigt.

Därför är det inte värt att välja en panna enligt den genomsnittliga beräkningen av kostnaden för termisk energi - den kanske inte kan klara av svår frost.

Det skulle vara rationellt att öka den erforderliga effekten av pannutrustning med 20%:

13,22 0,2 ​​+ 13,22 = 15,86 kW

För att beräkna den erforderliga effekten för pannans andra krets, som värmer vatten för att diska, bada etc., är det nödvändigt att dividera den månatliga värmeförbrukningen för "avlopps" värmeförluster med antalet dagar i en månad och med 24 timmar:

493,82: 30:24 = 0,68 kW

Enligt resultaten av beräkningar är den optimala panneffekten för en exempelstuga 15,86 kW för värmekretsen och 0,68 kW för värmekretsen.

Initial data för beräkning

Inledningsvis kommer en korrekt planerad kurs av design- och installationsarbete att rädda dig från överraskningar och obehagliga problem i framtiden.

När du beräknar ett varmt golv är det nödvändigt att utgå från följande data:

• väggmaterial och funktioner i deras design;
• storleken på rummet i form av;
• typ av finish;
• design av dörrar, fönster och deras placering;
• arrangemang av strukturella element i planen.

För att utföra en kompetent design är det nödvändigt att ta hänsyn till den etablerade temperaturregimen och möjligheten till dess justering.

För en grov beräkning antas att 1 m2 av värmesystemet ska kompensera för värmeförluster på 1 kW. Om vattenvärmekretsen används som ett tillägg till huvudsystemet, måste den endast täcka en del av värmeförlusten

Det finns rekommendationer om temperaturen nära golvet, vilket säkerställer en bekväm vistelse i rum för olika ändamål:

• 29°C - bostadsområde;
• 33 ° C - bad, rum med pool och andra med högt luftfuktighetsindex;
• 35°С - kalla zoner (vid entrédörrar, ytterväggar, etc.).

Att överskrida dessa värden medför överhettning av både själva systemet och ytbeläggningen, följt av oundvikliga skador på materialet.

Efter preliminära beräkningar kan du välja den optimala temperaturen på kylvätskan enligt dina personliga känslor, bestämma belastningen på värmekretsen och köpa pumputrustning som perfekt klarar av att stimulera kylvätskans rörelse. Den väljs med en marginal på 20 % för kylvätskeflödet.

Det tar mycket tid att värma upp avjämningsmassan med en kapacitet på mer än 7 cm. Därför, när du installerar vattensystem, försöker de att inte överskrida den angivna gränsen. Den mest lämpliga beläggningen för vattengolv är golvkeramik; under parkett, på grund av dess ultralåga värmeledningsförmåga, läggs inte varma golv

På projekteringsstadiet bör det beslutas om golvvärmen ska vara huvudvärmeleverantör eller endast användas som ett komplement till radiatorvärmegrenen. Andelen värmeenergiförluster som han måste kompensera beror på detta. Det kan variera från 30 % till 60 % med variationer.

Uppvärmningstiden för vattengolvet beror på tjockleken på de element som ingår i skriden. Vatten som kylvätska är mycket effektivt, men själva systemet är svårt att installera.