Liczba Gcal na 1 metr kwadratowy jest standardowa. Obliczanie energii cieplnej do ogrzewania
Cześć drodzy przyjaciele! W dzisiejszym artykule chciałbym przyjrzeć się wyliczaniu zapotrzebowania na ciepło (ogrzewanie) w poszczególnych miesiącach roku. W tym artykule opisano, jak obliczyć roczne zapotrzebowanie na ciepło w podziale na miesiące, do ogrzewania domu, budynku itp. Chciałbym od razu podkreślić, że mówimy konkretnie o ogrzewaniu, w obliczeniach nie uwzględnia się zaopatrzenia w ciepłą wodę. Do obliczeń potrzebne są dane początkowe. W umowie na dostawę ciepła z organizacją dostarczającą energię należy wskazać obciążenie cieplne do ogrzewania: Qheat., Gcal/h. Niech w naszym przypadku będzie to Qgcal = 0,036 Gcal/h.
Ponadto do obliczenia rocznego zapotrzebowania na energię cieplną do ogrzewania potrzebujemy: cyny, temperatury wewnętrznej w pomieszczeniu, °C; tcalc., projektowa temperatura ogrzewania, °C. Przyjmijmy do obliczeń: cyna = 20°C, tcalc = -43°C (dla Bracka). Temperatura cyna = 20 °C to standardowa temperatura dla pomieszczeń budowlanych (nie narożnych), obliczona temperatura ogrzewania tcalc w stopniach °C została wzięta z SNiP 23.01.99 „Klimatologia budynków” dla Twojego miasta. Ponadto z tego SNiP będziemy potrzebować średniej miesięcznej temperatury powietrza zewnętrznego tout.air dla Twojego miasta. W naszym przypadku tout.air = -20,7°C dla Bracka, styczeń. Mamy więc wszystkie dane, możemy dokonać obliczeń.
Miesięczną ilość ciepła potrzebną do ogrzewania oblicza się w następujący sposób:
Qmiesiąc = Qheat * (tin-tout.air)/(tin-tcalc)*liczba godzin w miesiącu.
Spójrzmy na konkretny przykład. Weźmy styczeń, wielkość zapotrzebowania na ciepło w tym przypadku będzie równa:
Qmiesiąc = 0,036 * (20- (-20,7))/(20- (-43))*744 = 17,3 Gcal
Oczywiście, jeśli masz licznik ciepła, obliczenia te nie są tak interesujące. Rzeczywiście w tym przypadku w każdym przypadku płacisz zgodnie z odczytami urządzenia za faktycznie zużyte ciepło. Ale jeśli nie masz licznika energii cieplnej lub jest on niesprawny, znajomość i zastosowanie tych obliczeń będzie dla Ciebie przydatna. Przydatne do sprawdzenia wartości w Gcal za ogrzewanie w załączniku do umowy na dostawę ciepła. Aplikacja ta nazywana jest zwykle planowaną przez abonenta ilością energii cieplnej na ogrzewanie. Inną opcją jest obliczenie zapotrzebowania na energię cieplną do ogrzewania odbiorcy.
Na wsiach i w małych miastach, gdzie obiekty mają niskie obciążenia grzewcze Qotop i nie ma urządzeń do pomiaru ciepła (zdarza się, że nie ma nawet pomiaru u źródła ciepła - kotłowni), oblicza się ilość ciepła zużytego na ogrzewanie dokładnie w ten sposób, przy użyciu tej metody. Tylko D po więcej dokładne obliczenia We wzorze obliczeniowym zamiast średniej miesięcznej temperatury SNiP podstawiana jest rzeczywista średnia miesięczna temperatura powietrza zewnętrznego. Dotyczy to jednak obiektów, w których nie ma licznika ciepła ani u samego odbiorcy, ani w stacji centralnego ogrzewania, ani nawet u źródła ciepła. Mam kilka takich obiektów na wsiach.
W mieście zazwyczaj, jeśli nie ma urządzenia pomiarowego lub jest ono chwilowo niesprawne, organizacja dostarczająca energię ustala ilość zużytej energii cieplnej nieco inną metodą. Jest to tak zwana metoda bilansowa, czyli „kotłowa”. Ale to już inny temat.
Moją kalkulację rocznego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania w rozbiciu na miesiące, którą przeprowadziłem dla jednej z moich nieruchomości, można pobrać tutaj:
Będzie mi miło otrzymać komentarze na temat artykułu
Metoda obliczeń termicznych polega na określeniu powierzchni każdego osobnika Urządzenie ogrzewcze, który oddaje ciepło do pomieszczenia. W tym przypadku uwzględnia się obliczenie energii cieplnej do ogrzewania maksymalny poziom temperatura płynu chłodzącego, która jest dla nich przeznaczona elementy grzejne, dla którego przeprowadza się obliczenia termotechniczne systemu grzewczego. Oznacza to, że jeśli chłodziwem jest woda, wówczas przyjmuje się jego średnią temperaturę System grzewczy. W tym przypadku brane jest pod uwagę zużycie chłodziwa. Podobnie, jeśli czynnikiem chłodzącym jest para, wówczas do obliczenia ciepła do ogrzewania wykorzystuje się tę wartość najwyższa temperatura para pod pewnym poziomem ciśnienia w urządzeniu grzewczym.
Metoda obliczeniowa
Aby obliczyć energię cieplną do ogrzewania, należy wziąć wskaźniki zapotrzebowania na ciepło oddzielnego pomieszczenia. W takim przypadku od danych należy odjąć przenikanie ciepła przez rurkę cieplną umieszczoną w tym pomieszczeniu.
Powierzchnia oddająca ciepło będzie zależała od kilku czynników – przede wszystkim od rodzaju zastosowanego urządzenia, zasady podłączenia go do rur oraz dokładnego umiejscowienia go w pomieszczeniu. Należy zauważyć, że wszystkie te parametry wpływają również na gęstość strumienia ciepła wydobywającego się z urządzenia.
Obliczanie urządzeń grzewczych systemu grzewczego - przenikanie ciepła urządzenia grzewczego Q można obliczyć za pomocą następującego wzoru:
Q pr = q pr* ZA p .
Można go jednak zastosować tylko wtedy, gdy znany jest wskaźnik gęstości powierzchniowej urządzenia termicznego q pr (W/m 2).
Stąd możesz obliczyć obliczoną powierzchnię A r. Ważne jest, aby zrozumieć, że obliczona powierzchnia dowolnego urządzenia grzewczego nie zależy od rodzaju chłodziwa.
A p = Q np /q np ,
gdzie Q np jest poziomem przenikania ciepła przez urządzenie wymaganym dla określonego pomieszczenia.
Termiczne obliczenia ogrzewania uwzględniają, że do określenia przenikania ciepła urządzenia dla konkretnego pomieszczenia stosuje się wzór:
Q pp = Q p - µ tr *Q tr
w tym przypadku wskaźnik Q p to zapotrzebowanie na ciepło pomieszczenia, Q tr to całkowity transfer ciepła wszystkich elementów systemu grzewczego znajdujących się w pomieszczeniu. Obliczenie obciążenia cieplnego do ogrzewania oznacza, że obejmuje to nie tylko grzejnik, ale także podłączone do niego rury i tranzytowy rurociąg cieplny (jeśli istnieje). W tym wzorze µtr jest współczynnikiem korygującym, który zapewnia częściowy transfer ciepła z systemu, mającego na celu utrzymanie stałej temperatury w pomieszczeniu. W takim przypadku wielkość korekty może się różnić w zależności od tego, jak dokładnie ułożono rury instalacji grzewczej w pomieszczeniu. W szczególności przy metodzie otwartej – 0,9; w rowku ściany - 0,5; osadzone w betonowa ściana – 1,8.
Obliczenie wymaganej mocy grzewczej, czyli całkowitego przenikania ciepła (Q tr - W) wszystkich elementów systemu grzewczego określa się za pomocą następującego wzoru:
Q tr = µk tr *µ*d n *l*(t g - t c)
W nim k tr jest wskaźnikiem współczynnika przenikania ciepła określonego odcinka rurociągu znajdującego się w pomieszczeniu, d n jest zewnętrzną średnicą rury, l jest długością odcinka. Wskaźniki tg i tv pokazują temperaturę płynu chłodzącego i powietrza w pomieszczeniu.
Formuła Q tr = q in *l in + q g *l g służy do określenia poziomu przenikania ciepła przez rurkę cieplną znajdującą się w pomieszczeniu. Aby określić wskaźniki, należy zapoznać się ze specjalną literaturą. Można w nim znaleźć definicję mocy cieplnej systemu grzewczego - definicję przenikania ciepła w pionie (q in) i poziomie (q g) rurociągu ciepłowniczego ułożonego w pomieszczeniu. Znalezione dane pokazują przenikanie ciepła przez 1 m rury.
Przed obliczeniem Gcal dla ogrzewania, przez wiele lat obliczenia dokonywano według wzoru A p = Q np /q np oraz pomiary powierzchni przekazujących ciepło instalacji grzewczej, stosując konwencjonalną jednostkę – równoważne metry kwadratowe. W tym przypadku ecm był warunkowo równy powierzchni urządzenia grzewczego o przenikaniu ciepła 435 kcal/h (506 W). Obliczenie Gcal dla ogrzewania zakłada, że różnica temperatur między chłodziwem a powietrzem (t g - t in) w pomieszczeniu wynosiła 64,5 ° C, a względny przepływ wody w układzie był równy Grel = l,0.
Z obliczeń obciążeń cieplnych do ogrzewania wynika, że urządzenia grzewcze gładkorurowe i panelowe, które miały większą moc grzewczą niż standardowe grzejniki z czasów ZSRR, miały powierzchnię ecm znacznie odbiegającą od ich powierzchni fizycznej. W związku z tym powierzchnia ecm mniej wydajnych urządzeń grzewczych była znacznie mniejsza niż ich powierzchnia fizyczna.
Jednak w 1984 r. uproszczono taki podwójny pomiar powierzchni urządzeń grzewczych i zniesiono ECM. Zatem od tego momentu powierzchnię urządzenia grzewczego mierzono wyłącznie w m2.
Po obliczeniu powierzchni urządzenia grzewczego wymaganego dla pomieszczenia i obliczeniu mocy cieplnej systemu grzewczego można przystąpić do wyboru wymaganego grzejnika z katalogu elementów grzejnych.
Okazuje się, że najczęściej powierzchnia zakupionego elementu jest nieco większa niż ta, która została uzyskana w drodze obliczeń. Łatwo to wytłumaczyć - w końcu taką korektę uwzględnia się z góry, wprowadzając do wzorów mnożnik µ 1.
Obecnie grzejniki segmentowe są bardzo powszechne. Ich długość zależy bezpośrednio od liczby zastosowanych sekcji. Aby obliczyć ilość ciepła do ogrzewania - czyli obliczyć optymalną liczbę sekcji dla danego pomieszczenia, stosuje się wzór:
N = (A p /a 1)(µ 4 / µ 3)
W nim 1 to powierzchnia jednej sekcji grzejnika wybranej do montażu w pomieszczeniu. Mierzone w m2. µ 4 – współczynnik korygujący stosowany do sposobu montażu grzejnika. µ 3 – współczynnik korygujący, który wskazuje rzeczywistą liczbę przekrojów w grzejniku (µ 3 – 1,0 przy założeniu, że A p = 2,0 m 2). Dla standardowych grzejników typu M-140 parametr ten określa się wzorem:
µ3 =0,97+0,06/A p
Podczas testów termicznych stosuje się standardowe grzejniki składające się średnio z 7-8 sekcji. Oznacza to, że obliczenie ustalonego przez nas zużycia ciepła na ogrzewanie - czyli współczynnika przenikania ciepła - jest realistyczne tylko dla grzejników o tej konkretnej wielkości.
Należy zaznaczyć, że przy zastosowaniu grzejników o mniejszej liczbie przekrojów następuje nieznaczny wzrost poziomu przenikania ciepła.
Wynika to z faktu, że w sekcjach zewnętrznych przepływ ciepła jest nieco bardziej aktywny. Dodatkowo otwarte końcówki grzejnika przyczyniają się do większego przenikania ciepła do powietrza w pomieszczeniu. Jeżeli liczba sekcji jest większa, obserwuje się osłabienie prądu w sekcjach zewnętrznych. Odpowiednio, aby osiągnąć wymagany poziom wymiany ciepła, najbardziej racjonalną opcją jest nieznaczne zwiększenie długości grzejnika poprzez dodanie sekcji, które nie będą miały wpływu na moc systemu grzewczego.
W przypadku grzejników, których powierzchnia jednej sekcji wynosi 0,25 m 2, istnieje wzór na określenie współczynnika µ 3:
µ3 = 0,92 + 0,16 /A p
Należy jednak pamiętać, że przy stosowaniu tego wzoru niezwykle rzadko uzyskuje się całkowitą liczbę sekcji. Najczęściej wymagana ilość okazuje się ułamkowa. Obliczenie urządzenia grzewcze system grzewczy sugeruje, że w celu uzyskania dokładniejszego wyniku dopuszczalne jest nieznaczne (nie więcej niż 5%) zmniejszenie współczynnika Ap. Działanie to prowadzi do ograniczenia poziomu odchyleń temperatury w pomieszczeniu. Po obliczeniu ciepła do ogrzewania pomieszczenia, po otrzymaniu wyniku, instaluje się grzejnik w liczbie sekcji możliwie najbardziej zbliżonej do uzyskanej wartości.
Przy obliczaniu mocy grzewczej według powierzchni zakłada się to określone warunki Na montaż grzejników wpływa także architektura domu.
W szczególności, jeśli pod oknem znajduje się wnęka zewnętrzna, wówczas długość grzejnika powinna być mniejsza niż długość wnęki - nie mniej niż 0,4 m. Warunek ten obowiązuje tylko wtedy, gdy rura jest podłączona bezpośrednio do grzejnika. W przypadku zastosowania wykładziny kaczej różnica długości wnęki i grzejnika powinna wynosić co najmniej 0,6 m. W takim przypadku dodatkowe sekcje należy wydzielić jako oddzielny grzejnik.
W przypadku niektórych modeli grzejników wzór na obliczenie ciepła do ogrzewania - czyli określenie długości - nie ma zastosowania, ponieważ parametr ten jest z góry określony przez producenta. Dotyczy to w pełni grzejników takich jak RSV czy RSG. Często jednak zdarzają się przypadki, gdy w celu zwiększenia powierzchni tego typu urządzenia grzewczego stosuje się po prostu równoległy montaż dwóch paneli obok siebie.
Jeśli grzejnik panelowy określony jako jedyny dopuszczalny dla danego pomieszczenia, to w celu określenia wymaganej liczby grzejników należy zastosować:
N = ZA p / za 1 .
W tym przypadku powierzchnia grzejnika jest znanym parametrem. W przypadku zamontowania dwóch równoległych bloków grzejnikowych zwiększa się wskaźnik A p, określający obniżony współczynnik przenikania ciepła.
W przypadku stosowania konwektorów z obudową przy obliczaniu mocy grzewczej uwzględnia się, że o ich długości decydują także wyłącznie istniejące zakres modeli. W szczególności konwektor podłogowy „Rytm” prezentowany jest w dwóch modelach o długości obudowy 1 m i 1,5 m. Konwektory ścienne mogą również nieznacznie różnić się od siebie.
W przypadku zastosowania konwektora bez obudowy istnieje wzór, który pomaga określić liczbę elementów urządzenia, na podstawie którego można obliczyć moc systemu grzewczego:
N = A p / (n*a 1)
Tutaj n jest liczbą rzędów i poziomów elementów, które tworzą powierzchnię konwektora. W tym przypadku 1 to powierzchnia jednej rury lub elementu. W takim przypadku przy określaniu szacunkowej powierzchni konwektora należy wziąć pod uwagę nie tylko liczbę jego elementów, ale także sposób ich połączenia.
Jeżeli w systemie grzewczym stosowane jest urządzenie z gładką rurą, czas trwania rury grzewczej oblicza się w następujący sposób:
l = А р *µ 4 / (n*a 1)
µ 4 jest współczynnikiem korygującym wprowadzanym w przypadku zastosowania dekoracyjnej osłony rury; n – liczba rzędów lub pięter rur grzewczych; a 1 to parametr charakteryzujący powierzchnię jednego metra poziomej rury o zadanej średnicy.
Aby uzyskać dokładniejszą (a nie ułamkową) liczbę, dopuszczalne jest niewielkie (nie więcej niż 0,1 m2 lub 5%) zmniejszenie wskaźnika A.
Przykład nr 1
Należy określić odpowiednią ilość sekcji dla grzejnika M140-A, który będzie montowany w pomieszczeniu znajdującym się na ostatnim piętrze. W tym przypadku ściana jest zewnętrzna, pod parapetem nie ma wnęki. A odległość od niego do grzejnika wynosi tylko 4 cm, wysokość pomieszczenia wynosi 2,7 m. Q n = 1410 W i t = 18 ° C. Warunki podłączenia grzejnika: podłączenie do pionu jednorurowego z regulacją przepływu (D y 20, kran KRT z dopływem 0,4 m); Instalacja grzewcza poprowadzona jest od góry, t = 105°C, a przepływ chłodziwa przez pion G st = 300 kg/h. Różnica temperatur pomiędzy czynnikiem chłodzącym w pionie zasilającym a tym, o którym mowa, wynosi 2°C.
Określamy średnią temperaturę w grzejniku:
t śr = (105 - 2) - 0,5x1410x1,06x1,02x3,6 / (4,187x300) = 100,8 °C.
Na podstawie uzyskanych danych obliczamy gęstość Przepływ ciepła:
t śr = 100,8 - 18 = 82,8°C
Należy zauważyć, że nastąpiła niewielka zmiana w poziomie zużycia wody (360 do 300 kg/h). Parametr ten nie ma praktycznie żadnego wpływu na q np.
Q pr =650(82,8/70)1+0,3=809W/m2.
Następnie określamy poziom przenikania ciepła poziomo (1g = 0,8 m) i pionowo (1v = 2,7 - 0,5 = 2,2 m) ułożone rury. Aby to zrobić, należy skorzystać ze wzoru Q tr =q w xl w + q g xl g.
Otrzymujemy:
Q tr = 93x2,2 + 115x0,8 = 296 W.
Powierzchnię wymaganego grzejnika obliczamy ze wzoru A p = Q np /q np i Q pp = Q p - µ tr xQ tr:
A p = (1410-0,9 x 296)/809 = 1,41 m 2.
Obliczamy wymaganą liczbę sekcji grzejnika M140-A, biorąc pod uwagę, że powierzchnia jednej sekcji wynosi 0,254 m2:
m 2 (µ4 = 1,05, µ 3 = 0,97 + 0,06 / 1,41 = 1,01, używamy wzoru µ 3 = 0,97 + 0,06 / A r i określamy:
N=(1,41/0,254)x(1,05/1,01)=5,8.
Oznacza to, że obliczenie zużycia ciepła na ogrzewanie wykazało, że aby osiągnąć najbardziej komfortową temperaturę w pomieszczeniu, należy zainstalować grzejnik składający się z 6 sekcji.
Przykład nr 2
Konieczne jest określenie marki otwartej konwektor ścienny z obudową KN-20k „Universal-20”, która jest montowana na pionie przepływowym jednorurowym. W pobliżu zainstalowanego urządzenia nie ma kranu.
Określa średnią temperaturę wody w konwektorze:
tcp = (105 - 2) - 0,5x1410x1,04x1,02x3,6 / (4,187x300) = 100,9°C.
W konwektorach Universal-20 gęstość strumienia ciepła wynosi 357 W/m2 Dostępne dane: µt cp=100,9-18=82,9°C, Gnp=300 kg/h. Korzystając ze wzoru q pr =q nom (µ t av /70) 1+n (G pr /360) p przeliczamy dane:
q np = 357(82,9 / 70)1+0,3(300 / 360)0,07 = 439 W/m2.
Poziom przenikania ciepła przez rury poziome (1 g - = 0,8 m) i pionowe (l in = 2,7 m) (z uwzględnieniem D y 20) określamy za pomocą wzoru Q tr = q w xl w +q g xl g. Otrzymujemy:
Q tr = 93x2,7 + 115x0,8 = 343 W.
Korzystając ze wzoru A p = Q np /q np i Q pp = Q p - µ tr xQ tr określamy szacunkową powierzchnię konwektora:
A p = (1410 - 0,9 x 343) / 439 = 2,51 m 2.
Oznacza to, że do montażu przyjęto konwektor „Universal-20”, którego długość obudowy wynosi 0,845 m (model KN 230-0,918, którego powierzchnia wynosi 2,57 m2).
Przykład nr 3
Dla systemu ogrzewanie parowe konieczne jest określenie liczby i długości rur żebrowanych żeliwnych, pod warunkiem, że instalacja Typ otwarty i jest produkowany w dwóch poziomach. W tym przypadku nadciśnienie pary wynosi 0,02 MPa.
Dodatkowe właściwości: t on = 104,25°C, t on = 15°C, Q p = 6500 W, Q tr = 350 W.
Korzystając ze wzoru µ t n = t us - t v wyznaczamy różnicę temperatur:
µtn = 104,25-15 = 89,25°C.
Gęstość strumienia ciepła wyznaczamy wykorzystując znany współczynnik przenikania tego typu rur w przypadku ich ułożenia równolegle jedna nad drugą – k = 5,8 W/(m2-°C). Otrzymujemy:
q np = k np x µ t n = 5,8-89,25 = 518 W/m2.
Wzór A p = Q np /q np pomaga określić wymaganą powierzchnię urządzenia:
A p = (6500 - 0,9 x 350) / 518 = 11,9 m 2.
Aby określić liczbę potrzebnych rur, N = A p / (nxa 1). W takim przypadku należy skorzystać z następujących danych: długość jednej rury wynosi 1,5 m, powierzchnia grzewcza wynosi 3 m 2.
Obliczamy: N= 11,9/(2x3,0) = 2 szt.
Oznacza to, że na każdym poziomie konieczne jest zainstalowanie dwóch rur o długości 1,5 m każda. W tym przypadku obliczamy całkowitą powierzchnię tego urządzenia grzewczego: A = 3,0x*2x2 = 12,0 m 2.
Dodaj komentarz
Prawidłowe obliczenia instalacji grzewczej dla każdego budynku - budynku mieszkalnego, warsztatu, biura, sklepu itp. Zagwarantują jego stabilną, poprawną, niezawodną i cichą pracę. Ponadto unikniesz nieporozumień z pracownikami mieszkalnictwa i usług komunalnych, niepotrzebnych kosztów finansowych i strat energii. Ogrzewanie można obliczyć w kilku etapach.
Etapy obliczeń
- Najpierw musisz sprawdzić straty ciepła w budynku. Jest to konieczne do określenia mocy kotła, a także każdego z grzejników. Straty ciepła obliczane są dla każdego pomieszczenia posiadającego ścianę zewnętrzną.
Notatka! Następnie musisz sprawdzić dane. Otrzymane liczby podziel przez powierzchnię pomieszczenia. W ten sposób uzyskasz określoną stratę ciepła (W/m²). Z reguły jest to 50/150 W/m². Jeśli otrzymane dane znacznie różnią się od danych wskazanych, oznacza to, że popełniłeś błąd. Dlatego cena montażu systemu grzewczego będzie zbyt wysoka.
- Następnie musisz wybrać reżim temperaturowy. Do obliczeń zaleca się przyjąć następujące parametry: 75-65-20° (kotłownia-grzejniki-pomieszczenie). Ten reżim temperaturowy przy obliczaniu ciepła odpowiada europejskiej normie grzewczej EN 442.
- Następnie musisz wybrać moc, na podstawie danych dotyczących strat ciepła w pomieszczeniach.
- Następnie jest to przeprowadzane obliczenia hydrauliczne– ogrzewanie bez niego nie będzie efektywne. Konieczne jest określenie średnicy rury i właściwości technicznych pompa obiegowa. Jeśli dom jest prywatny, przekrój rury można wybrać zgodnie z poniższą tabelą.
- Następnie musisz zdecydować
- Wtedy jest objętość systemu grzewczego. Aby wybrać naczynie wyrównawcze, należy znać jego pojemność lub upewnić się, że objętość zbiornika wody już wbudowanego w generator ciepła jest wystarczająca. Każdy kalkulator online pomoże Ci uzyskać niezbędne dane.
Obliczenia termiczne
Do przeprowadzenia etapu termotechnicznego projektowania systemu grzewczego potrzebne będą dane wstępne.
Czego potrzebujesz, aby zacząć
- Przede wszystkim będziesz potrzebować projektu budowlanego. Powinien wskazywać wymiary zewnętrzne i wewnętrzne każdego pomieszczenia, a także okna i drzwi zewnętrzne.
- Następnie znajdź informacje o położeniu budynku w stosunku do kierunków kardynalnych, a także warunki klimatyczne w Twojej okolicy.
- Zbierz informacje o wysokości i składzie ścian zewnętrznych.
- Będziesz także musiał znać parametry materiałów podłogowych (od wewnątrz do gruntu), a także sufitu (od wewnątrz do zewnątrz).
Po zebraniu wszystkich danych możesz przystąpić do obliczania zużycia ciepła na ogrzewanie. W wyniku pracy zbierzesz informacje, na podstawie których będziesz mógł przeprowadzić obliczenia hydrauliczne.
Wymagana formuła
Obliczenie obciążeń cieplnych systemu powinno określić straty ciepła i moc kotła. W tym drugim przypadku wzór na obliczenie ogrzewania jest następujący:
Mk = 1,2 ∙ Tp, Gdzie:
- Mk – moc wytwornicy ciepła, w kW;
- Тп – straty ciepła budynku;
- 1,2 to margines 20%.
Notatka! Ten współczynnik bezpieczeństwa uwzględnia możliwość spadku ciśnienia w systemie gazociągów w zimie, a także nieoczekiwane straty ciepła. Na przykład, jak widać na zdjęciu, z powodu wybitego okna, złej izolacji termicznej drzwi, silnych mrozów. Rezerwa ta pozwala na szeroką regulację reżimu temperaturowego.
Należy zauważyć, że przy obliczaniu ilości energii cieplnej jej straty w całym budynku nie rozkładają się równomiernie, średnio wartości te przedstawiają się następująco:
- ściany zewnętrzne tracą około 40% całkowitej wartości;
- 20% ucieka przez okna;
- podłogi stanowią około 10%;
- 10% wyparowuje przez dach;
- 20% ucieka przez wentylację i drzwi.
Współczynniki materiałowe
Ponadto metoda obliczania energii cieplnej do ogrzewania uwzględnia materiały domu. Wpływają bezpośrednio na poziom strat ciepła. Przy obliczaniu uwzględniającym wszystkie czynniki stosuje się następujące współczynniki:
- K1 – typ okien;
- K2 – termoizolacja ścian;
- K3 - oznacza stosunek powierzchni okien i podłóg;
- K4 – minimalna temperatura na zewnątrz;
- K5 – liczba ścian zewnętrznych budynku;
- K6 – liczba kondygnacji budynku;
- K7 – wysokość pomieszczenia.
Jeśli chodzi o okna, ich współczynniki strat ciepła są równe:
- szklenie tradycyjne – 1,27;
- okna z podwójnymi szybami – 1;
- analogi trójkomorowe - 0,85.
Im większa objętość okien w stosunku do podłóg, tym więcej ciepła traci budynek.
Stosunek powierzchni okien i podłóg | Współczynnik |
10% | 0.8 |
10/19% | 0,9 |
20% | 1 |
21/29% | 1.1 |
30% | 1.2 |
31/39% | 1.3 |
40% | 1.4 |
50% | 1,5 |
Obliczając zużycie energii cieplnej na ogrzewanie, należy pamiętać, że materiał ściany ma następujące wartości współczynników:
- bloczki lub płyty betonowe – 1,25/1,5;
- drewno lub kłody – 1,25;
- mur z 1,5 cegły – 1,5;
- mur z 2,5 cegły – 1,1;
- Bloczki z betonu komórkowego – 1.
W temperaturach poniżej zera zwiększa się również utrata ciepła.
- Do -10° współczynnik będzie wynosić 0,7.
- Od -10° będzie to 0,8.
- Przy -15° należy operować liczbą 0,9.
- Do -20° - 1.
- Od -25° wartość współczynnika będzie wynosić 1,1.
- Przy -30° będzie to 1,2.
- Do -35° wartość ta wynosi 1,3.
Obliczając energię cieplną należy pamiętać, że jej straty zależą także od ilości ścian zewnętrznych w budynku:
- jeden zewnętrzna ściana – 1%;
- 2 ściany – 1,2;
- 3 ściany zewnętrzne – 1,22;
- 4 ściany – 1,33.
Na współczynnik K6 wpływa liczba pięter lub rodzaj pomieszczenia znajdującego się nad salonem. Jeżeli dom ma dwa piętra lub więcej, przy obliczaniu energii cieplnej do ogrzewania uwzględnia się współczynnik 0,82. Jeśli budynek ma ciepłe poddasze, liczba zmienia się na 0,91, jeśli to pomieszczenie nie jest ocieplone, to na 1.
Wysokość ścian wpływa na poziom współczynnika w następujący sposób:
- 2,5 m - 1;
- 3 m - 1,05;
- 3,5 m – 1,1;
- 4 m – 1,15;
- 4,5 m – 1,2.
Metodologia obliczania zapotrzebowania na energię cieplną do ogrzewania uwzględnia między innymi powierzchnię pomieszczenia – PC, a także konkretną wartość strat ciepła – UDtp.
Ostateczny wzór na niezbędne obliczenie współczynnika utraty ciepła wygląda następująco:
Tp = UDtp ∙ Pl ∙ K1 ∙ K2 ∙ K3 ∙ K4 ∙ K5 ∙ K6 ∙ K7. W tym przypadku UDTP wynosi 100 W/m².
Przykład obliczeń
Budynek dla którego znajdziemy obciążenie systemu grzewczego będzie miał następujące parametry.
- Okna z podwójnymi szybami, tj. K1 to 1.
- Ściany zewnętrzne to pianka betonowa, współczynnik jest taki sam. 3 z nich są zewnętrzne, innymi słowy K5 wynosi 1,22.
- Powierzchnia okien wynosi 23% tego samego wskaźnika dla podłogi - K3 wynosi 1,1.
- Temperatura zewnętrzna wynosi -15°, K4 wynosi 0,9.
- Poddasze budynku nie jest ocieplone, czyli K6 będzie 1.
- Wysokość sufitu wynosi trzy metry, tj. K7 wynosi 1,05.
- Powierzchnia lokalu wynosi 135 m².
Znając wszystkie liczby, podstawiamy je do wzoru:
Piątek = 135 ∙ 100 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 1,1 ∙ 0,9 ∙ 1,22 ∙ 1 ∙ 1,05 = 17120,565 W (17,1206 kW).
Teraz możesz obliczyć moc generatora ciepła własnymi rękami:
Mk = 1,2 ∙ 17,1206 = 20,54472 kW.
Obliczenia hydrauliczne dla systemu grzewczego
Ten etap projektowania pomoże Ci wybrać odpowiednią długość i średnicę rur, a także prawidłowo zbilansować instalację grzewczą za pomocą zaworów grzejnikowych. Obliczenia te pozwolą Ci wybrać moc elektrycznej pompy obiegowej.
Na podstawie wyników obliczeń hydraulicznych należy poznać następujące liczby:
- M to wielkość przepływu wody w systemie (kg/s);
- DP – strata ciśnienia;
- DP1, DP2... DPn, - straty ciśnienia z generatora ciepła do każdego akumulatora.
Zużycie dowiadujemy się ze wzoru:
M = Q/Cp ∙ DPt
- Q oznacza całkowitą moc grzewczą, uwzględniającą straty ciepła w domu.
- Cp to poziom ciepła właściwego wody. Aby uprościć obliczenia, można przyjąć 4,19 kJ.
- DPt to różnica temperatur na wlocie i wylocie kotła.
W ten sam sposób można obliczyć zużycie wody (chłodziwa) w dowolnym odcinku rurociągu. Wybierz obszary tak, aby prędkość płynu była taka sama. Zgodnie z normą podział na sekcje należy wykonać przed redukcją lub trójnikiem. Następnie zsumuj moc wszystkich akumulatorów, do których woda jest dostarczana przez każdy odstęp rur. Następnie podstaw wartość do powyższego wzoru. Obliczenia te należy wykonać dla rur przed każdym akumulatorem.
V = M/P ∙ F
- V to prędkość ruchu chłodziwa (m/s);
- M – zużycie wody na odcinku rury (kg/s);
- P – jego gęstość (1 t/m3);
- F to powierzchnia przekroju rur (m²), obliczana jest ze wzoru: π ∙ r/2, gdzie litera r oznacza średnicę wewnętrzną.
DPtr = R ∙ L,
- R oznacza stratę tarcia w rurze (Pa/m);
- L to długość odcinka (m);
Następnie oblicz stratę ciśnienia na oporach (zawory, armatura), wzór jest następujący:
Dms = Σξ ∙ V²/2 ∙ P
- Σξ oznacza sumę współczynników lokalnego oporu na danym obszarze;
- V to prędkość wody w układzie
- P to gęstość chłodziwa.
Notatka! Aby pompa obiegowa zapewniła wystarczające ciepło wszystkim akumulatorom, strata ciśnienia na długich gałęziach instalacji nie powinna przekraczać 20 000 Pa. Prędkość przepływu chłodziwa powinna wynosić od 0,25 do 1,5 m/s.
Jeżeli prędkość będzie wyższa niż określona wartość, w systemie pojawią się zakłócenia. Przecinak nr 2.04.05-91 zaleca minimalną prędkość 0,25 m/s, aby rury nie unosiły się w powietrzu.
Aby spełnić wszystkie podane warunki, należy wybrać odpowiednią średnicę rury. Można to zrobić korzystając z poniższej tabeli, która pokazuje całkowitą moc akumulatorów.
Materiał i średnica rury | Moc minimalna (kW) | Maksymalna moc (kW) |
Metal-plastik, 16 mm | 2.8 | 4.5 |
Metal-plastik, 20 mm | 5 | 8 |
Metal-plastik, 26 mm | 8 | 13 |
Metal-plastik, 32 mm | 13 | 21 |
Polipropylen, 20 mm | 4 | 7 |
Polipropylen, 25 mm | 6 | 11 |
Polipropylen, 32 mm | 10 | 18 |
Polipropylen, 40 mm | 16 | 28 |
Na końcu artykułu możesz obejrzeć film szkoleniowy na jego temat.
Zużycie energii cieplnej na ogrzewanie
System grzewczy w Twoim domu musi być prawidłowo zmontowany. Tylko w ten sposób można zagwarantować jego efektywną pracę, oszczędność paliwa, wysoki transfer ciepła i cichą pracę. Wszystkie cztery cechy decydują o stopniu komfortu mieszkania w domu zimą. Dlatego obliczenie ciepła jest niezbędną procedurą.
Aby poprawnie przeprowadzić obliczenia, potrzebujesz znajomości wzorów i różnych współczynników opartych na stanie domu jako całości.
Co jest potrzebne do obliczeń?
Tak zwane obliczenia termiczne przeprowadza się w kilku etapach:
- Najpierw należy określić straty ciepła samego budynku. Zazwyczaj straty ciepła oblicza się dla pomieszczeń, które mają co najmniej jedną ścianę zewnętrzną. Ten wskaźnik pomoże określić moc kotła grzewczego i grzejników.
- Następnie określa się reżim temperaturowy. Tutaj należy wziąć pod uwagę związek trzech pozycji, a raczej trzech temperatur - kotła, grzejników i powietrza w pomieszczeniu. Optymalna opcja w tej samej kolejności to 75C-65C-20C. Stanowi podstawę europejskiej normy EN 442.
- Biorąc pod uwagę straty ciepła w pomieszczeniu, określa się moc akumulatorów grzewczych.
- Kolejnym etapem są obliczenia hydrauliczne. To pozwoli dokładnie określić wszystkie cechy metryczne elementów systemu grzewczego - średnicę rur, kształtek, zaworów odcinających itp. Dodatkowo na podstawie obliczeń zostanie wybrany zbiornik wyrównawczy i pompa obiegowa.
- Obliczana jest moc kotła grzewczego.
- Ostatnim etapem jest określenie całkowitej objętości systemu grzewczego. Oznacza to, ile płynu chłodzącego będzie potrzebne do jego napełnienia. Nawiasem mówiąc, objętość zbiornika wyrównawczego zostanie również określona na podstawie tego wskaźnika. Dodajmy, że objętość ogrzewania pomoże Ci dowiedzieć się, czy objętość (ilość litrów) jest wystarczająca zbiornik wyrównawczy, który jest wbudowany w kocioł grzewczy, w przeciwnym razie będziesz musiał kupić dodatkową pojemność.
Nawiasem mówiąc, jeśli chodzi o straty ciepła. Istnieją pewne normy, które eksperci ustalają jako standard. Ten wskaźnik, a dokładniej stosunek, określa przyszłą wydajną pracę całego systemu grzewczego jako całości. Stosunek ten wynosi 50/150 W/m². Oznacza to, że stosuje się tutaj stosunek mocy systemu do ogrzewanej powierzchni pomieszczenia.
Obliczenia termiczne
Normy zużycia energii cieplnej
Obciążenia cieplne obliczane są z uwzględnieniem mocy urządzenia grzewczego i strat ciepła budynku. Dlatego też, aby określić moc projektowanego kotła, należy pomnożyć straty ciepła budynku przez rosnący współczynnik 1,2. Jest to rodzaj rezerwy wynoszącej 20%.
Dlaczego taki współczynnik jest konieczny? Dzięki niemu możesz:
- Przewidzieć spadek ciśnienia gazu w rurociągu. Przecież zimą jest więcej konsumentów i każdy stara się zużywać więcej paliwa niż inni.
- Zmieniaj temperaturę w domu.
Dodajmy, że straty ciepła nie mogą być równomiernie rozłożone w całej konstrukcji budynku. Różnica we wskaźnikach może być dość duża. Oto kilka przykładów:
- Do 40% ciepła opuszcza budynek przez ściany zewnętrzne.
- Przez podłogi - do 10%.
- To samo tyczy się dachu.
- Przez system wentylacji - do 20%.
- Przez drzwi i okna - 10%.
Materiały
Ustaliliśmy więc projekt budynku i wyciągnęliśmy jeden bardzo ważny wniosek: straty ciepła, które należy zrekompensować, zależą od architektury samego domu i jego lokalizacji. Ale wiele zależy również od materiałów ścian, dachu i podłogi, a także obecności lub braku izolacji termicznej. Jest to ważny czynnik.
Dla przykładu określmy współczynniki zmniejszające straty ciepła w zależności od konstrukcji okna:
- Zwykłe okna drewniane ze zwykłym szkłem. Aby obliczyć energię cieplną w tym przypadku, stosuje się współczynnik 1,27. Oznacza to, że przez ten rodzaj oszklenia następuje wyciek energii cieplnej wynoszący 27% całości.
- Jeśli zainstalowane są okna plastikowe z podwójnymi szybami, stosuje się współczynnik 1,0.
- Jeśli okna plastikowe są instalowane z profilu sześciokomorowego i trzykomorowego okna z podwójnymi szybami, przyjmuje się współczynnik 0,85.
Przejdźmy dalej, zajmując się oknami. Istnieje pewien związek pomiędzy powierzchnią pomieszczenia a powierzchnią przeszklenia okna. Im większa druga pozycja, tym większe straty ciepła w budynku. I tu jest pewna zależność:
- Jeżeli powierzchnia okna w stosunku do powierzchni podłogi ma tylko wskaźnik 10%, wówczas do obliczeń stosuje się współczynnik 0,8.
- Jeżeli stosunek mieści się w przedziale 10-19%, wówczas stosuje się współczynnik 0,9.
- Przy 20% - 1,0.
- Przy 30% -2.
- Przy 40% - 1,4.
- Przy 50% - 1,5.
A to tylko okna. Istnieje również wpływ materiałów użytych do budowy domu obciążenia termiczne. Uporządkujmy je w tabeli, w której będą zlokalizowane materiały ścienne ze spadkiem strat ciepła, co oznacza, że ich współczynnik również zmniejszy się:
Jak widać różnica w stosunku do zastosowanych materiałów jest znacząca. Dlatego już na etapie projektowania domu należy dokładnie określić, z jakiego materiału będzie on zbudowany. Oczywiście wielu deweloperów buduje dom w oparciu o budżet przeznaczony na budowę. Ale przy takich układach warto to ponownie rozważyć. Eksperci zapewniają, że lepiej zainwestować na początku, aby później czerpać korzyści z oszczędności wynikających z eksploatacji domu. Ponadto ogrzewanie zimą jest jedną z głównych pozycji wydatków.
Wielkość pomieszczeń i liczba pięter w budynku
Schemat systemu grzewczego
Dlatego nadal rozumiemy współczynniki, które wpływają na wzór obliczania ciepła. Jak wielkość pomieszczeń wpływa na obciążenie cieplne?
- Jeśli wysokość sufitu w Twoim domu nie przekracza 2,5 metra, wówczas w obliczeniach uwzględnia się współczynnik 1,0.
- Na wysokości 3 m jest już zajęte 1,05. To niewielka różnica, ale ma znaczący wpływ na straty ciepła, jeśli całkowita powierzchnia domu jest wystarczająco duża.
- Na 3,5 m - 1,1.
- Na 4,5 m -2.
Ale taki wskaźnik, jak liczba kondygnacji budynku, wpływa na utratę ciepła w pomieszczeniu na różne sposoby. Tutaj należy wziąć pod uwagę nie tylko liczbę pięter, ale także lokalizację pokoju, czyli na którym piętrze się znajduje. Na przykład, jeśli jest to pokój na pierwszym piętrze, a sam dom ma trzy lub cztery piętra, do obliczeń stosuje się współczynnik 0,82.
Przenosząc pomieszczenie na wyższe piętra, zwiększa się również szybkość utraty ciepła. Ponadto będziesz musiał wziąć pod uwagę poddasze - czy jest izolowane, czy nie.
Jak widać, aby dokładnie obliczyć straty ciepła w budynku, konieczne jest określenie różnych czynników. I wszystkie trzeba wziąć pod uwagę. Nawiasem mówiąc, nie uwzględniliśmy wszystkich czynników zmniejszających lub zwiększających straty ciepła. Ale sam wzór obliczeniowy będzie zależał głównie od powierzchni ogrzewanego domu i wskaźnika zwanego konkretną wartością strat ciepła. Swoją drogą, w tym wzorze jest to standard i wynosi 100 W/m². Wszystkie pozostałe składniki wzoru są współczynnikami.
Obliczenia hydrauliczne
Tak więc określono straty ciepła, wybrano moc urządzenia grzewczego, pozostaje tylko określić objętość wymaganego chłodziwa i odpowiednio wymiary, a także materiały rur, grzejników i stosowane zawory odcinające.
Przede wszystkim określamy objętość wody w systemie grzewczym. Wymaga to trzech wskaźników:
- Całkowita moc systemu grzewczego.
- Różnica temperatur na wylocie i wlocie kotła grzewczego.
- Pojemność cieplna wody. Liczba ta jest standardowa i równa 4,19 kJ.
Obliczenia hydrauliczne systemu grzewczego
Wzór jest następujący: podziel pierwszy wskaźnik przez dwa ostatnie. Nawiasem mówiąc, tego typu obliczenia można zastosować dla dowolnej sekcji systemu grzewczego. Tutaj ważne jest podzielenie linii na części, aby w każdej prędkość ruchu chłodziwa była taka sama. Dlatego eksperci zalecają dokonanie podziału z jednego zaworu odcinającego na drugi, z jednego grzejnika na drugi.
Teraz przechodzimy do obliczania strat ciśnienia chłodziwa, które zależą od tarcia wewnątrz układu rur. Aby to zrobić, stosuje się tylko dwie wielkości, które są mnożone przez siebie we wzorze. Jest to długość głównego odcinka i specyficzne straty tarcia.
Ale utrata ciśnienia w zawory odcinające obliczane są według zupełnie innego wzoru. Uwzględnia takie wskaźniki jak:
- Gęstość chłodziwa.
- Jego prędkość w systemie.
- Całkowity wskaźnik wszystkich współczynników występujących w tym elemencie.
Aby wszystkie trzy wskaźniki, wyprowadzone ze wzorów, mieściły się w wartościach standardowych, należy dobrać odpowiednie średnice rur. Dla porównania podamy przykład kilku rodzajów rur, aby wyjaśnić, jak ich średnica wpływa na moc cieplną.
- Rura metalowo-plastikowa o średnicy 16 mm. Jej moc cieplna waha się w przedziale 2,8-4,5 kW. Różnica we wskaźniku zależy od temperatury płynu chłodzącego. Należy jednak pamiętać, że jest to zakres, w którym ustawione są wartości minimalne i maksymalne.
- Ta sama rura o średnicy 32 mm. W tym przypadku moc waha się w granicach 13-21 kW.
- Rura polipropylenowa. Średnica 20 mm - zakres mocy 4-7 kW.
- Ta sama rura o średnicy 32 mm - 10-18 kW.
I ostatnia rzecz to definicja pompy obiegowej. Aby płyn chłodzący był równomiernie rozprowadzany w instalacji grzewczej, konieczne jest, aby jego prędkość była nie mniejsza niż 0,25 m/s i nie większa niż 1,5 m/s. W takim przypadku ciśnienie nie powinno być wyższe niż 20 MPa. Jeśli prędkość chłodziwa jest wyższa niż maksymalna sugerowana wartość, instalacja rurowa będzie pracować głośno. Jeżeli prędkość jest niższa, może wystąpić zapowietrzenie obwodu.
Wnioski w temacie
Dla zwykłych konsumentów, niespecjalistów, którzy nie rozumieją niuansów i cech obliczeń termotechnicznych, wszystko, co opisano powyżej, jest tematem trudnym, a w niektórych przypadkach nawet niezrozumiałym. I to jest rzeczywiście prawda. W końcu dość trudno jest zrozumieć wszystkie zawiłości związane z wyborem jednego lub drugiego współczynnika. Dlatego obliczenie energii cieplnej, a dokładniej obliczenie jej ilości, jeśli zajdzie taka potrzeba, lepiej powierzyć inżynierowi ciepłownictwu. Ale nie sposób nie dokonać takich obliczeń. Sam widziałeś, że od tego zależy dość szeroki zakres wskaźników, które wpływają na prawidłową instalację systemu grzewczego.
- Paweł Gawrilowicz Winogradow: biografia
- Rzeczpospolita – co to znaczy?
- Filozofia o życiu, śmierci i nieśmiertelności człowieka. Pojęcie życia, śmierci i nieśmiertelności
- Kiełbasy i kimchi, gofry i smardze, acai i kanapki – niemal wierszem mówią do nas szefowie kuchni, którzy wymyślili oryginalne, letnie śniadania