Küttesüsteemi soojusarvutus: kuidas õigesti arvutada süsteemi koormust

Küttesüsteemi projekteerimine ja soojusarvutus on kodu kütte korraldamisel kohustuslik etapp.Arvutustegevuse põhiülesanne on määrata katla ja radiaatorisüsteemi optimaalsed parameetrid.

Nõus, esmapilgul võib tunduda, et soojustehnilisi arvutusi saab teha ainult insener. Kõik pole siiski nii keeruline. Teades toimingute algoritmi, saate iseseisvalt teha vajalikud arvutused.

Artiklis kirjeldatakse üksikasjalikult arvutusprotseduuri ja esitatakse kõik vajalikud valemid. Parema arusaamise huvides oleme koostanud eramaja soojusarvutuse näite.

Kütte soojusarvutus: üldprotseduur

Küttesüsteemi klassikaline soojusarvutus on koondtehniline dokument, mis sisaldab kohustuslikke samm-sammult standardarvutusmeetodeid.

Kuid enne nende peamiste parameetrite arvutuste uurimist peate otsustama küttesüsteemi enda kontseptsiooni üle.

Küttesüsteemi iseloomustab sundvarustus ja soojuse tahtmatu eemaldamine ruumi.

Küttesüsteemi arvutamise ja projekteerimise peamised ülesanded:

• kõige usaldusväärsemalt määrata soojuskaod;
• määrata jahutusvedeliku kogus ja kasutustingimused;
• valida võimalikult täpselt genereerimise, liikumise ja soojusülekande elemendid.

Ehituse ajal küttesüsteemid Esialgu on vaja koguda mitmesuguseid andmeid ruumi/hoone kohta, kus küttesüsteemi hakatakse kasutama. Pärast süsteemi soojusparameetrite arvutamist analüüsige aritmeetiliste toimingute tulemusi.

Saadud andmete põhjal valitakse küttesüsteemi komponendid, millele järgneb ost, paigaldus ja kasutuselevõtt.

Küte on mitmekomponentne süsteem kinnitatud temperatuurirežiimi tagamiseks ruumis/hoones.Tegemist on eraldiseisva osaga kaasaegse eluruumi kommunikatsioonikompleksist

Tähelepanuväärne on see, et see soojusarvutusmeetod võimaldab üsna täpselt arvutada suure hulga tulevast küttesüsteemi konkreetselt kirjeldavaid koguseid.

Soojusarvutuse tulemusena on saadaval järgmine teave:

• soojuskadude arv, katla võimsus;
• soojusradiaatorite arv ja tüüp iga ruumi jaoks eraldi;
• torujuhtme hüdraulilised omadused;
• maht, jahutusvedeliku kiirus, soojuspumba võimsus.

Soojusarvutused ei ole teoreetilised visandid, vaid pigem täpsed ja mõistlikud tulemused, mida soovitatakse praktikas kasutada küttesüsteemi komponentide valikul.

Toatemperatuuri tingimuste standardid

Enne süsteemi parameetrite arvutamist on vaja vähemalt teada oodatavate tulemuste järjekorda ning omada ka mõne tabeliväärtuse standardseid omadusi, mis tuleb asendada valemitega või neist juhinduda. .

Selliste konstantidega parameetreid arvutades võite olla kindel süsteemi soovitud dünaamilise või konstantse parameetri usaldusväärsuses.

Erineva otstarbega ruumide jaoks on elu- ja mitteeluruumide temperatuuritingimuste võrdlusstandardid. Need standardid on sätestatud niinimetatud GOST-ides

Küttesüsteemi puhul on üheks selliseks globaalseks parameetriks toatemperatuur, mis peab olema konstantne sõltumata aastaajast ja keskkonnatingimustest.

Vastavalt sanitaarstandardite ja -reeglite eeskirjadele on temperatuuri erinevusi võrreldes aasta suve- ja talveperioodidega.Suvehooajal ruumi temperatuurirežiimi eest vastutab kliimaseade, selle arvutamise põhimõtet kirjeldatakse üksikasjalikult see artikkel.

Aga toatemperatuuri talvel tagab küttesüsteem. Seetõttu oleme huvitatud talvehooaja temperatuurivahemikest ja nende kõrvalekallete tolerantsidest.

Enamikes regulatiivsetes dokumentides on sätestatud järgmised temperatuurivahemikud, mis võimaldavad inimesel ruumis mugavalt viibida.

Mitteeluruumidele, mille pindala on kuni 100 m²:

• 22-24°C — optimaalne õhutemperatuur;
• 1°C — lubatud kõikumine.

Büroopindadele, mille pindala on üle 100 m² temperatuur on 21-23°C. Mitteeluruumide puhul varieeruvad temperatuurivahemikud suuresti sõltuvalt ruumi otstarbest ja kehtestatud töökaitsestandarditest.

Igal inimesel on oma mugav toatemperatuur. Mõnele meeldib, kui toas on väga soe, teised tunnevad end mugavalt, kui toas on jahe – see kõik on üsna individuaalne

Mis puudutab eluruume: korterid, eramajad, kinnistud jne, siis on teatud temperatuurivahemikud, mida saab reguleerida vastavalt elanike soovidele.

Ja veel, korteri ja maja konkreetsete ruumide jaoks on meil:

• 20-22°С - elutuba sh lastetuba, tolerants ±2°С -
• 19-21°С — köök, WC, tolerants ±2°С;
• 24-26°C — vannituba, dušš, bassein, tolerants ±1°С;
• 16-18°С — koridorid, esikud, trepikojad, panipaigad, tolerants +3°C

Oluline on märkida, et on veel mitu põhiparameetrit, mis mõjutavad ruumi temperatuuri ja millele peate küttesüsteemi arvutamisel keskenduma: niiskus (40-60%), hapniku ja süsinikdioksiidi kontsentratsioon õhus ( 250:1), õhu liikumise kiiruse mass (0,13-0,25 m/s) jne.

Maja soojuskao arvutamine

Termodünaamika teise seaduse (koolifüüsika) kohaselt ei toimu energia spontaanset ülekannet vähem köetavatelt mini- või makroobjektidelt rohkem kuumenemisele. Selle seaduse erijuhtum on "püüdlus" luua kahe termodünaamilise süsteemi vahel temperatuuritasakaalu.

Näiteks esimene süsteem on keskkond, mille temperatuur on -20°C, teine ​​süsteem on hoone, mille sisetemperatuur on +20°C. Ülaltoodud seaduse kohaselt püüavad need kaks süsteemi energiavahetuse kaudu tasakaalu saavutada. See juhtub teise süsteemi soojuskadude ja esimese jahutuse abil.

Võime kindlalt väita, et ümbritseva õhu temperatuur sõltub sellest, millisel laiuskraadil eramaja asub. Ja temperatuuride erinevus mõjutab hoonest lekkiva soojuse hulka (+)

Soojuskadu viitab tahtmatule soojuse (energia) vabanemisele mõnest objektist (maja, korter). Tavalise korteri puhul pole see protsess eramajaga võrreldes nii “märgatav”, kuna korter asub maja sees ja “kõrvuti” teiste korteritega.

Eramajas väljub soojus ühel või teisel kraadil välisseinte, põranda, katuse, akende ja uste kaudu.

Teades soojuskao suurust kõige ebasoodsamate ilmastikutingimuste korral ja nende tingimuste omadusi, on võimalik suure täpsusega arvutada küttesüsteemi võimsus.

Seega arvutatakse hoone soojuslekke maht järgmise valemi abil:

Q=Q_korrus+Q_seina+Q_aken+Q_katus+Q_uks+…+Q_i, Kus

Qi — homogeense tüüpi ehitise kesta soojuskao maht.

Iga valemi komponent arvutatakse järgmise valemi abil:

Q=S*∆T/R, Kus

• K – soojusleke, V;
• S - teatud tüüpi konstruktsiooni pindala, ruutmeetrit. m;
• ∆T – välis- ja siseõhu temperatuuride erinevus, °C;
• R – teatud tüüpi konstruktsiooni soojustakistus, m²*°C/W.

Reaalsete olemasolevate materjalide soojustakistuse väärtus on soovitatav võtta abitabelitest.

Lisaks saab soojustakistuse saada järgmise seose abil:

R=d/k, Kus

• R - soojustakistus, (m²*K)/W;
• k – materjali soojusjuhtivuse koefitsient, W/(m²*TO);
• d – selle materjali paksus, m.

Niiskete katusekonstruktsioonidega vanades majades tekivad soojalekked läbi hoone ülemise osa, nimelt läbi katuse ja pööningu. Tegevuste läbiviimine edasi lae isolatsioon või pööningu katuse soojusisolatsioon lahendada see probleem.

Kui soojustate pööninguruumi ja katuse, saab maja üldist soojuskadu oluliselt vähendada

Majas esineb mitmeid teisi soojuskadusid konstruktsioonide pragude, ventilatsioonisüsteemide, köögikubude ning avanevate akende ja uste kaudu. Kuid nende mahtu pole mõtet arvesse võtta, kuna need moodustavad mitte rohkem kui 5% peamiste soojuslekete koguarvust.

Katla võimsuse määramine

Keskkonna ja majasisese temperatuuri erinevuse hoidmiseks on vajalik autonoomne küttesüsteem, mis hoiab soovitud temperatuuri eramaja igas toas.

Küttesüsteem põhineb erinevatel katelde tüübid: vedel või tahke kütus, elekter või gaas.

Katel on küttesüsteemi keskne seade, mis toodab soojust. Katla peamine omadus on selle võimsus, nimelt soojushulga muundamise kiirus ajaühiku kohta.

Pärast küttekoormuse arvutamist saame katla vajaliku nimivõimsuse.

Tavalise mitmetoalise korteri jaoks arvutatakse katla võimsus pindala ja erivõimsuse järgi:

R_boiler=(S_ruumid*R_{spetsiifiline})/10, Kus

• S_ruumid - köetava ruumi üldpind;
• R_{spetsiifiline} — erivõimsus kliimatingimuste suhtes.

Kuid see valem ei võta arvesse soojuskadusid, mis on eramajas piisavad.

On veel üks suhe, mis seda parameetrit arvesse võtab:

R_boiler=(Q_kaotused*S)/100, Kus

• R_boiler — katla võimsus;
• K_kaotused - soojuskadu;
• S - köetav pind.

Katla projekteerimisvõimsust on vaja suurendada. Reserv on vajalik, kui plaanite boilerit kasutada vannitoa ja köögi vee soojendamiseks.

Enamikus eramajade küttesüsteemides on soovitatav kasutada paisupaaki, milles hoitakse jahutusvedeliku varu. Iga eramaja vajab sooja veevarustust

Katla võimsusreservi arvestamiseks tuleb viimasele valemile lisada ohutustegur K:

R_boiler=(Q_kaotused*S*K)/100, Kus

TO — võrdub 1,25-ga, see tähendab, et katla projekteerimisvõimsust suurendatakse 25%.

Seega võimaldab katla võimsus hoida nii hoone ruumides standardset õhutemperatuuri kui ka sooja vee esialgset ja lisamahtu majas.

Radiaatorite valiku omadused

Ruumi soojuse andmise standardkomponendid on radiaatorid, paneelid, põrandaküttesüsteemid, konvektorid jne.Küttesüsteemi levinumad osad on radiaatorid.

Soojusradiaator on spetsiaalne õõnes moodultüüpi struktuur, mis on valmistatud suure soojuseraldusega sulamist. See on valmistatud terasest, alumiiniumist, malmist, keraamikast ja muudest sulamitest. Kütteradiaatori tööpõhimõte taandub energia kiirgusele jahutusvedelikust "kroonlehtede" kaudu ruumi ruumi.

Alumiiniumist ja bimetallist kütteradiaator asendas massiivsed malmpatareid. Tootmise lihtsus, kõrge soojusülekanne, edukas disain ja disain on muutnud selle toote populaarseks ja laialt levinud instrumendiks soojuse kiirgamiseks siseruumides

On mitmeid meetodeid kütteradiaatori arvutused toas. Allpool toodud meetodite loend on järjestatud arvutuste täpsuse suurendamise järjekorras.

Arvutusvalikud:

1. Piirkonna järgi. N=(S*100)/C, kus N on sektsioonide arv, S on ruumi pindala (m²), C - radiaatori ühe sektsiooni soojusülekanne (W, võetud toote passist või sertifikaadist), 100 W - soojusvoo hulk, mis on vajalik 1 m soojendamiseks² (empiiriline väärtus). Tekib küsimus: kuidas võtta arvesse ruumi lae kõrgust?
2. Mahu järgi. N=(S*H*41)/C, kus N, S, C on sarnased. H - ruumi kõrgus, 41 W - 1 m kütmiseks vajalik soojusvoo hulk³ (empiiriline väärtus).
3. Koefitsientide järgi. N=(100*S*k1*k2*k3*k4*k5*k6*k7)/C, kus N, S, C ja 100 on samad. k1 - võttes arvesse ruumi topeltklaasiga akna kambrite arvu, k2 - seinte soojusisolatsiooni, k3 - akna pindala ja ruumi pindala suhet, k4 - keskmine miinustemperatuur talve kõige külmemal nädalal, k5 - ruumi välisseinte arv (mis "ulatuvad" tänavale), k6 - ülal oleva ruumi tüüp, k7 - lae kõrgus.

See on sektsioonide arvu arvutamiseks kõige täpsem variant. Loomulikult ümardatakse murdarvutustulemused alati järgmise täisarvuni.

Veevarustuse hüdrauliline arvutus

Muidugi ei saa küttesoojuse arvutamise "pilt" olla täielik ilma selliseid omadusi nagu jahutusvedeliku maht ja kiirus arvutamata. Enamasti on jahutusvedelikuks tavaline vesi vedelas või gaasilises olekus.

Jahutusvedeliku tegelik maht on soovitatav arvutada, liites kõik küttesüsteemi õõnsused. Üheahelalise boileri kasutamisel on see parim valik. Kaheahelaliste katelde kasutamisel küttesüsteemis tuleb arvestada sooja vee tarbimisega hügieenilistel ja muudel olmeotstarbel

Kahekontuurilise boileriga soojendatava vee mahu arvutamine elanikele sooja vee ja jahutusvedeliku soojendamiseks toimub kütteringi sisemise mahu ja kasutajate tegelike soojendatud veevajaduste summeerimise teel.

Sooja vee maht küttesüsteemis arvutatakse järgmise valemi abil:

W=k*P, Kus

• W - jahutusvedeliku maht;
• P — küttekatla võimsus;
• k - võimsustegur (liitrite arv võimsusühiku kohta, võrdne 13,5, vahemik - 10-15 liitrit).

Selle tulemusena näeb lõplik valem välja järgmine:

W = 13,5*P

Jahutusvedeliku kiirus on küttesüsteemi lõplik dünaamiline hinnang, mis iseloomustab vedeliku ringluse kiirust süsteemis.

See väärtus aitab hinnata torujuhtme tüüpi ja läbimõõtu:

V=(0,86*P*μ)/∆T, Kus

• P — katla võimsus;
• μ — katla kasutegur;
• ∆T - toite- ja tagasivooluvee temperatuuride erinevus.

Kasutades ülaltoodud meetodeid hüdrauliline arvutus, on võimalik saada tõelisi parameetreid, mis on tulevase küttesüsteemi "vundament".

Soojusarvutuse näide

Soojusarvutuse näitena on meil tavaline 1-korruseline maja, kus on neli elutuba, köök, vannituba, “talveaed” ja abiruumid.

Vundament on monoliitsest raudbetoonplaadist (20cm), välisseinad betoon (25cm) krohviga, katus puittaladest, katus metallplaadid ja mineraalvill (10cm)

Määrakem arvutusteks vajalikud maja esialgsed parameetrid.

Hoone mõõtmed:

• põranda kõrgus - 3 m;
• väike aken hoone ees ja taga 1470*1420 mm;
• suur fassaadiaken 2080*1420 mm;
• välisuksed 2000*900 mm;
• tagauksed (väljapääs terrassile) 2000*1400 (700 + 700) mm.

Hoone kogulaius on 9,5 m², pikkus 16 m². Kütteks lähevad ainult elutoad (4 tk), vannituba ja köök.

Seinte soojuskao täpseks arvutamiseks peate välisseinte pindalast lahutama kõigi akende ja uste pindala - see on täiesti erinevat tüüpi materjal, millel on oma soojustakistus.

Alustuseks arvutame homogeensete materjalide pindalad:

• põrandapind - 152 m²;
• katuse pindala - 180 m² , arvestades pööningu kõrgust 1,3 m ja võre laiust 4 m;
• akna pindala - 3*1,47*1,42+2,08*1,42=9,22 m²;
• ukse pindala - 2*0,9+2*2*1,4=7,4 m².

Välisseinte pindala saab olema 51*3-9,22-7,4=136,38 m².

Liigume edasi iga materjali soojuskao arvutamise juurde:

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

Ja ka Q_seina samaväärne 136,38*40*0,25/0,3=4546. Kõigi soojuskadude summa on 19628,4 W.

Selle tulemusena arvutame katla võimsuse: P_boiler=Q_kaotused*S_{kütte_ruumid}*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.

Arvutame ühe ruumi radiaatorisektsioonide arvu. Kõigi teiste puhul on arvutused sarnased. Näiteks nurgatuba (vasakul, diagrammi alumisel nurgal) on 10,4 m2 pindalaga.

See tähendab N=(100*k1*k2*k3*k4*k5*k6*k7)/C=(100*10,4*1,0*1,0*0,9*1,3*1,2*1,0*1,05)/180=8,5176=9.

Selles ruumis on vaja 9 sektsiooni kütteradiaatorit soojusvõimsusega 180 W.

Liigume edasi jahutusvedeliku koguse arvutamise juurde süsteemis - W=13,5*P=13,5*21=283,5 l. See tähendab, et jahutusvedeliku kiirus on: V=(0,86*P*μ)/∆T=(0,86*21000*0,9)/20=812,7 l.

Selle tulemusel võrdub kogu süsteemi jahutusvedeliku mahu täielik käive 2,87 korda tunnis.

Valik soojusarvutusi käsitlevaid artikleid aitab teil määrata küttesüsteemi elementide täpsed parameetrid:

1. Eramu küttesüsteemi arvutamine: reeglid ja arvutusnäited
2. Hoone soojustehniline arvutus: arvutuste tegemise spetsiifika ja valemid + praktilised näited

Järeldused ja kasulik video sellel teemal

Eramu küttesüsteemi lihtne arvutus on esitatud järgmises ülevaates:

Allpool on näidatud kõik hoone soojuskao arvutamise nüansid ja üldtunnustatud meetodid:

Teine võimalus soojuslekke arvutamiseks tüüpilises eramajas:

Selles videos kirjeldatakse kodu kütmiseks kasutatavate energiakandjate ringluse funktsioone:

Küttesüsteemi soojusarvutus on oma olemuselt individuaalne ning seda tuleb teha asjatundlikult ja hoolikalt. Mida täpsemalt arvutused tehakse, seda vähem peavad maamaja omanikud töötamise ajal üle maksma.

Kas teil on kogemusi küttesüsteemi soojusarvutuste tegemisel? Või on teemal veel küsimusi? Palun jagage oma arvamust ja jätke kommentaarid. Tagasisideplokk asub allpool.