Hydraulisk beräkning av ett värmesystem med ett specifikt exempel

Uppvärmning baserad på varmvattencirkulation är det vanligaste alternativet för att ordna ett privat hem.För kompetent utveckling av systemet är det nödvändigt att ha preliminära analysresultat, den så kallade hydrauliska beräkningen av värmesystemet, som kopplar samman trycket i alla delar av nätverket med rörens diametrar.

Den presenterade artikeln beskriver i detalj beräkningsmetoden. För att bättre förstå algoritmen för åtgärder tittade vi på beräkningsproceduren med ett specifikt exempel.

Genom att följa den beskrivna sekvensen kommer det att vara möjligt att bestämma rörledningens optimala diameter, antalet värmeanordningar, pannkraft och andra systemparametrar som är nödvändiga för att ordna en effektiv individuell värmeförsörjning.

Begreppet hydraulisk beräkning

Den avgörande faktorn i den tekniska utvecklingen av värmesystem har varit de vanliga energibesparingarna. Viljan att spara pengar tvingar oss att ta ett mer noggrant förhållningssätt till design, val av material, installationsmetoder och drift av uppvärmning för hemmet.

Därför, om du bestämmer dig för att skapa ett unikt och i första hand ekonomiskt värmesystem för din lägenhet eller hus, rekommenderar vi att du bekantar dig med beräknings- och designreglerna.

Innan du definierar den hydrauliska beräkningen av systemet måste du klart och tydligt förstå att det individuella värmesystemet i en lägenhet eller ett hus är beläget, konventionellt, en storleksordning högre i förhållande till centralvärmesystemet i en stor byggnad.

Ett personligt värmesystem bygger på ett fundamentalt annorlunda förhållningssätt till begreppen värme och energiresurser.

Kärnan i hydraulisk beräkning är att kylvätskeflödet inte ställs in i förväg med en betydande approximation till verkliga parametrar, utan bestäms genom att länka rörledningsdiametrar med tryckparametrar i alla ringar i systemet

Det räcker med att göra en trivial jämförelse av dessa system enligt följande parametrar.

1. Centralvärmesystemet (pannrum-hus-lägenhet) är baserat på standardtyper av energibärare - kol, gas. I ett autonomt system kan du använda nästan vilket ämne som helst som har en hög specifik förbränningsvärme, eller en kombination av flera flytande, fasta eller granulära material.
2. DSP är byggd på vanliga element: metallrör, "klumpiga" batterier, avstängningsventiler. Ett individuellt värmesystem låter dig kombinera en mängd olika element: flersektionsradiatorer med bra värmeöverföring, högteknologiska termostater, olika typer av rör (PVC och koppar), kranar, pluggar, armaturer och såklart våra egna mer ekonomiska pannor, cirkulationspumpar.
3. Om du går in i lägenheten till ett typiskt panelhus byggt för 20-40 år sedan, ser vi att värmesystemet kommer ner på närvaron av ett 7-sektionsbatteri under fönstret i varje rum i lägenheten plus ett vertikalt rör genom hela huset (riser), som du kan "kommunicera" med grannar ovan/under. Ett autonomt värmesystem (AHS) låter dig bygga ett system av vilken komplexitet som helst, med hänsyn till de individuella önskemålen från lägenhetsboende.
4. Till skillnad från en DSP tar ett separat värmesystem hänsyn till en ganska imponerande lista över parametrar som påverkar överföringen, energiförbrukningen och värmeförlusten. Omgivningstemperaturförhållanden, erforderligt temperaturområde i rummen, rummets yta och volym, antal fönster och dörrar, rummens syfte osv.

Således är den hydrauliska beräkningen av värmesystemet (HRSO) en villkorad uppsättning av beräknade egenskaper hos värmesystemet, som ger omfattande information om sådana parametrar som rördiameter, antal radiatorer och ventiler.

Denna typ av radiator installerades i de flesta panelhus i det postsovjetiska utrymmet. Besparingar på material och brist på designidéer är uppenbara

GRSO låter dig välja en vattenringpump (värmepanna) korrekt för att transportera varmvatten till de sista delarna av värmesystemet (radiatorer) och som ett slutresultat ha det mest balanserade systemet, vilket direkt påverkar finansiella investeringar i uppvärmning av hemmet .

En annan typ av värmeradiator för DSP. Detta är en mer mångsidig produkt som kan ha hur många revben som helst. På så sätt kan du öka eller minska värmeväxlingsarean

Sekvens av beräkningssteg

På tal om beräkningen av värmesystemet noterar vi att denna procedur är den mest kontroversiella och viktiga när det gäller design.

Innan du utför beräkningen måste du utföra en preliminär analys av det framtida systemet, till exempel:

• upprätta en termisk balans i alla och specifikt varje rum i lägenheten;
• godkänna termostater, ventiler och tryckregulatorer;
• välj radiatorer, värmeväxlingsytor, värmeöverföringspaneler;
• bestämma områden i systemet med maximalt och minimalt kylvätskeflöde.

Dessutom är det nödvändigt att bestämma det allmänna schemat för transport av kylvätskan: full och liten krets, enkelrörssystem eller tvårörs huvudledning.

Som ett resultat av den hydrauliska beräkningen får vi flera viktiga egenskaper hos hydraulsystemet, som ger svar på följande frågor:

• vad ska vara värmekällans kraft;
• vad är kylvätskans flödeshastighet och hastighet;
• vad är den erforderliga diametern på huvudvärmeledningen;
• vad är de möjliga värmeförlusterna och massan av själva kylvätskan.

En annan viktig aspekt av hydraulisk beräkning är proceduren för att balansera (länka) alla delar (grenar) av systemet under extrema termiska förhållanden med hjälp av styranordningar.

Det finns flera huvudtyper av värmeprodukter: gjutjärn och aluminium flersektion, stålpanel, bimetalliska radiatorer och covektorer. Men de vanligaste är flersektionsradiatorer i aluminium

Designzonen för rörledningens huvudledning är en sektion med en konstant diameter på själva huvudledningen, såväl som ett konstant flöde av varmvatten, vilket bestäms av formeln för värmebalansen i rummen. Listan över designzoner börjar från pumpen eller värmekällan.

Exempel på initiala villkor

För en mer specifik förklaring av alla detaljer i den hydrauliska beräkningen, låt oss ta ett specifikt exempel på ett vanligt bostadsutrymme. Vi har en klassisk 2-rumslägenhet i panelhus med en total yta på 65,54 m2.²som inkluderar två rum, kök, separat toalett och badrum, dubbel korridor, dubbel balkong.

Efter idrifttagning fick vi följande information angående lägenhetens beredskap.Den beskrivna lägenheten inkluderar väggar gjorda av monolitiska armerade betongkonstruktioner behandlade med kitt och primer, profilfönster med tvåkammarglas, pressade innerdörrar, keramiska plattor på badrumsgolvet.

Ett typiskt 9-vånings panelhus med fyra entréer. Det finns 3 lägenheter på varje våning: en 2-rums och två 3-rums. Lägenheten ligger på femte våningen

Dessutom är det presenterade huset redan utrustat med kopparledningar, fördelare och en separat panel, en gasspis, ett badkar, ett handfat, en toalett, en handdukstork och ett handfat.

Och viktigast av allt, vardagsrum, badrum och kök har redan värmeradiatorer i aluminium. Frågan om rören och pannan är fortfarande öppen.

Hur data samlas in

Den hydrauliska beräkningen av systemet är mestadels baserad på beräkningar relaterade till beräkningen av uppvärmning baserat på rummets yta.

Därför är det nödvändigt att ha följande information:

• området för varje enskilt rum;
• dimensioner av fönster- och dörrkontakter (innerdörrar har praktiskt taget ingen effekt på värmeförlusten);
• klimatförhållanden, egenskaper i regionen.

Vi kommer att utgå från följande data. Allrumsyta - 18,83 m², sovrum - 14,86 m², kök - 10,46 m², balkong - 7,83 m² (summa), korridor - 9,72 m² (mängd), badrum - 3,60 m², toalett - 1,5 m². Entrédörrar - 2,20 m², fönstervisning av allrummet - 8,1 m², sovrumsfönster - 1,96 m², köksfönster - 1,96 m².

Lägenhetsväggarnas höjd är 2 meter 70 cm Ytterväggarna är av klass B7 betong plus invändig puts, 300 mm tjock. Innerväggar och skiljeväggar - bärande 120 mm, ordinarie - 80 mm. Golvet och följaktligen taket är gjorda av betonggolv av klass B15, tjocklek 200 mm.

Layouten för denna lägenhet ger möjlighet att skapa en enda värmegren som passerar genom kök, sovrum och vardagsrum, vilket kommer att säkerställa en medeltemperatur på 20-22⁰C i rummen (+)

Hur är det med miljön? Lägenheten ligger i ett hus som ligger mitt i ett mikrodistrikt i en liten stad. Staden ligger i ett visst lågland, höjden över havet är 130-150 m. Klimatet är måttligt kontinentalt med svala vintrar och ganska varma somrar.

Den årliga medeltemperaturen är +7,6°C. Medeltemperaturen i januari är -6,6°C, i juli +18,7°C. Vind - 3,5 m/s, genomsnittlig luftfuktighet - 74%, nederbörd 569 mm.

Genom att analysera klimatförhållandena i regionen bör det noteras att vi har att göra med ett brett temperaturområde, vilket i sin tur påverkar det speciella kravet för att justera lägenhetens värmesystem.

Värmegeneratorkraft

En av huvudkomponenterna i värmesystemet är pannan: el, gas, kombinerad - det spelar ingen roll i detta skede. Eftersom dess huvudsakliga egenskap är viktig för oss - kraft, det vill säga mängden energi per tidsenhet som kommer att spenderas på uppvärmning.

Själva pannans effekt bestäms av formeln nedan:

Wboiler = (Sroom*Wshare) / 10,

Var:

• Splace - summan av ytorna i alla rum som kräver uppvärmning;
• Wdel — specifik kraft med hänsyn till platsens klimatförhållanden (det var därför det var nödvändigt att känna till klimatet i regionen).

Vanligtvis har vi följande data för olika klimatzoner:

• nordliga regioner — 1,5 — 2 kW/m²;
• centrala zonen — 1 — 1,5 kW/m²;
• södra regionerna — 0,6 — 1 kW/m².

Dessa siffror är ganska godtyckliga, men ger ändå ett tydligt numeriskt svar angående miljöns inverkan på lägenhetsvärmesystemet.

Denna karta visar klimatzoner med olika temperaturregimer. Placeringen av huset i förhållande till zonen bestämmer hur mycket energi som behövs för att värma en kvadratmeter kWatt energi (+)

Mängden lägenhetsyta som behöver värmas upp är lika med lägenhetens totala yta och är lika, det vill säga 65,54-1,80-6,03 = 57,71 m2 (minus balkongen). Den specifika panneffekten för den centrala regionen med kalla vintrar är 1,4 kW/m2. Således, i vårt exempel, motsvarar den beräknade effekten av värmepannan 8,08 kW.

Dynamiska parametrar för kylvätskan

Vi går vidare till nästa steg av beräkningar - analys av kylvätskeförbrukning. I de flesta fall skiljer sig värmesystemet i en lägenhet från andra system - detta beror på antalet värmepaneler och längden på rörledningen. Tryck används som en extra "drivkraft" för flöde vertikalt genom systemet.

I privata en- och flervåningshus, gamla panelhus, används högtrycksvärmesystem som gör det möjligt att transportera det värmeavgivande ämnet till alla sektioner av det grenade flerringiga värmesystemet och lyfta vatten till hela höjden (upp till 14:e våningen) av byggnaden.

Tvärtom, en vanlig 2- eller 3-rumslägenhet med autonom uppvärmning har inte en sådan mängd olika ringar och grenar av systemet, den innehåller inte mer än tre kretsar.

Detta innebär att kylvätskan transporteras med den naturliga processen med vattenflöde. Men du kan också använda cirkulationspumpar, uppvärmning tillhandahålls av en gas/elpanna.

Vi rekommenderar att du använder en cirkulationspump för uppvärmning av rum större än 100 m². Pumpen kan installeras antingen före eller efter pannan, men vanligtvis installeras den på "retursidan" - lägre vätsketemperatur, mindre luftighet, längre pumplivslängd

Specialister inom området design och installation av värmesystem definierar två huvudsakliga tillvägagångssätt när det gäller att beräkna volymen av kylvätska:

1. Enligt systemets faktiska kapacitet. Utan undantag summeras alla volymer av hålrum där flödet av varmvatten kommer att flöda: summan av enskilda sektioner av rör, sektioner av radiatorer, etc. Men det här är ett ganska arbetskrävande alternativ.
2. Enligt panneffekt. Här skiljer sig experternas åsikter mycket, vissa säger 10, andra 15 liter per enhet panneffekt.

Ur en pragmatisk synvinkel måste du ta hänsyn till att värmesystemet förmodligen inte bara kommer att leverera varmvatten till rummet, utan även värma vatten till bad/dusch, tvättställ, handfat och torktumlare, och kanske för en hydromassage eller jacuzzi. Det här alternativet är enklare.

Därför rekommenderar vi i detta fall att ställa in 13,5 liter per effektenhet. Genom att multiplicera detta tal med panneffekten (8,08 kW) får vi den uppskattade volymen vattenmassa - 109,08 liter.

Den beräknade kylvätskehastigheten i systemet är just den parameter som gör att du kan välja en viss rördiameter för värmesystemet.

Det beräknas med hjälp av följande formel:

V = (0,86*W*k)/t-to,

Var:

• W — pannkraft;
• t — Temperaturen på det tillförda vattnet.
• till — vattentemperatur i returkretsen;
• k — pannans verkningsgrad (0,95 för en gaspanna).

Genom att ersätta de beräknade data i formeln har vi: (0,86 * 8080 * 0,95)/80-60 = 6601,36/20 = 330 kg/h.På en timme rör sig alltså 330 liter kylvätska (vatten) genom systemet, och systemkapaciteten är cirka 110 liter.

Bestämning av rördiameter

För att slutligen bestämma diametern och tjockleken på värmerören återstår det att diskutera frågan om värmeförlust.

Den maximala mängden värme lämnar rummet genom väggarna - upp till 40%, genom fönster - 15%, golv - 10%, allt annat genom taket/taket. Lägenheten kännetecknas av förluster främst genom fönster och balkongmoduler

Det finns flera typer av värmeförluster i uppvärmda rum:

1. Tryckförlust i rörflödet. Denna parameter är direkt proportionell mot produkten av den specifika friktionsförlusten inuti röret (tillhandahålls av tillverkaren) och rörets totala längd. Men med tanke på den nuvarande uppgiften kan sådana förluster ignoreras.
2. Tryckförlust vid lokala rörmotstånd — Värmekostnader vid armaturer och invändig utrustning. Men med tanke på förhållandena för problemet, ett litet antal monteringsböjar och antalet radiatorer, kan sådana förluster försummas.
3. Värmeförlust baserat på lägenhetens läge. Det finns en annan typ av termisk kostnad, men den är mer relaterad till rummets placering i förhållande till resten av byggnaden. För en vanlig lägenhet, som ligger mitt i huset och ligger i anslutning till övriga lägenheter till vänster/höger/överst/botten, är värmeförlusterna genom sidoväggar, tak och golv nästan lika med ”0”.

Du kan bara ta hänsyn till förluster genom den främre delen av lägenheten - balkongen och det centrala fönstret i allrummet. Men det här problemet kan lösas genom att lägga till 2-3 sektioner till var och en av radiatorerna.

Rördiametern väljs i enlighet med kylvätskeflödet och hastigheten för dess cirkulation i värmeledningen

Genom att analysera ovanstående information är det värt att notera att för den beräknade hastigheten för varmvatten i värmesystemet är tabellhastigheten för rörelse av vattenpartiklar i förhållande till rörväggen i ett horisontellt läge känt för att vara 0,3-0,7 m/s.

För att hjälpa mästaren presenterar vi den så kallade checklistan för att utföra beräkningar för en typisk hydraulisk beräkning av ett värmesystem:

• datainsamling och beräkning av panneffekt;
• kylvätskevolym och hastighet;
• värmeförlust och rördiameter.

Ibland, när du gör beräkningar, kan du få en rördiameter som är tillräckligt stor för att täcka den beräknade volymen kylvätska. Detta problem kan lösas genom att öka pannans deplacement eller lägga till en extra expansionstank.

På vår webbplats finns ett block med artiklar som ägnas åt beräkningen av värmesystemet, vi rekommenderar att du läser:

1. Termisk beräkning av ett värmesystem: hur man korrekt beräknar belastningen på systemet
2. Beräkning av vattenuppvärmning: formler, regler, exempel på genomförande
3. Värmeteknisk beräkning av en byggnad: detaljer och formler för att utföra beräkningar + praktiska exempel

Slutsatser och användbar video om ämnet

Funktioner, fördelar och nackdelar med naturliga och forcerade kylvätskecirkulationssystem för värmesystem:

Sammanfattningsvis av de hydrauliska beräkningarna blev resultatet specifika fysiska egenskaper hos det framtida värmesystemet.

Naturligtvis är detta ett förenklat beräkningsschema som ger ungefärliga uppgifter om hydrauliska beräkningar för värmesystemet i en typisk tvårumslägenhet.

Försöker du själv göra en hydraulisk beräkning av ditt värmesystem? Eller kanske du inte håller med om materialet som presenteras? Vi väntar på dina kommentarer och frågor - feedbackblocket finns nedan.