Používanie vody ako chladiva vo vykurovacom systéme je jednou z najobľúbenejších možností na zabezpečenie tepla pre váš domov v chladnom období. Musíte iba správne navrhnúť a dokončiť inštaláciu systému. Inak bude kúrenie neefektívne pri vysokých nákladoch na palivo, ktoré, ako vidíte, sú pri dnešných cenách energie nezajímavé.
Nie je možné samostatne vypočítať ohrev vody (ďalej len „CBO“) bez použitia špecializovaných programov, pretože pri výpočtoch sa používajú zložité výrazy, ktorých hodnoty nemožno určiť pomocou konvenčnej kalkulačky. V tomto článku budeme podrobne analyzovať algoritmus na vykonávanie výpočtov, uvedieme príslušné vzorce, berúc do úvahy priebeh výpočtov pomocou konkrétneho príkladu.
Doplnený materiál bude doplnený tabuľkami s hodnotami a referenčnými ukazovateľmi, ktoré sú potrebné pri výpočtoch, tematickými fotografiami a videom, na ktorom je uvedený jasný príklad výpočtu pomocou programu.
Výpočet tepelnej bilancie bývania
Na zavedenie vykurovacieho zariadenia, kde voda pôsobí ako cirkulujúca látka, sa musia najprv vykonať presné hydraulické výpočty.
Pri projektovaní, implementácii akéhokoľvek systému vykurovania je potrebné poznať tepelnú bilanciu (ďalej len „TB“). Vďaka znalosti tepelnej energie na udržanie teploty v miestnosti si môžete vybrať správne zariadenie a správne rozdeliť jeho zaťaženie.
V zime utrpí miestnosť určité tepelné straty (ďalej len „TP“). Prevažná časť energie prechádza cez uzatváracie prvky a vetracie otvory. Nepatrné náklady sú na infiltráciu, zahrievanie predmetov atď.
Galéria obrázkov
Foto z
Výpočet ohrevu vody
Zohľadnenie vykurovania vstupného vzduchu
Vetranie čerstvým vzduchom
Zúčtovanie strát pri príprave horúcej vody
Výpočet účinnosti paliva spracovaného v kotli
Jedna z možností vykurovacieho okruhu
Otvorený systém expanznej nádrže
TP závisí od vrstiev, z ktorých sa skladajú uzatváracie štruktúry (ďalej - OK). Moderné stavebné materiály, najmä ohrievače, majú nízky koeficient tepelnej vodivosti (ďalej len „CT“), takže z nich je odvádzané menej tepla. V prípade domov v rovnakej oblasti, ale s odlišnou štruktúrou OK, sa budú náklady na teplo líšiť.
Okrem stanovenia TP je dôležité vypočítať TB domu. Ukazovateľ zohľadňuje nielen množstvo energie opúšťajúcej miestnosť, ale aj množstvo potrebnej energie na udržanie určitých mier v dome.
Najpresnejšie výsledky poskytujú špecializované programy určené pre staviteľov. Vďaka nim je možné zohľadniť viac faktorov ovplyvňujúcich TP.
Najväčšie množstvo tepla opúšťa miestnosť stenami, podlahou, strechou, najmenej - dverami, okennými otvormi
S vysokou presnosťou môžete vypočítať TP domu pomocou vzorcov.
Celková spotreba tepla v dome sa vypočíta podľa rovnice:
Q = Qok + Qproti,
Kde Qok - množstvo tepla opúšťajúceho miestnosť cez OK; Qproti - náklady na tepelnú ventiláciu.
Straty vetraním sa berú do úvahy, ak vzduch vstupujúci do miestnosti má nižšiu teplotu.
Výpočty zvyčajne berú do úvahy OK, vstupujú na jednu stranu ulice. Sú to vonkajšie steny, podlaha, strecha, dvere a okná.
Všeobecné TP Qok rovná súčtu TP každého OK, to je:
Qok = ∑Qst + ∑QOKN + ∑Qdv + ∑QPTL + ∑Qpl,
Kde:
- Qst - hodnota stien TP;
- QOKN - okná TP;
- Qdv - dvere TP;
- QPTL - strop TP;
- Qpl - Podlaha TP.
Ak má podlaha alebo strop nerovnomernú štruktúru po celej ploche, potom sa TP vypočíta pre každú lokalitu osobitne.
Výpočet tepelných strát pomocou OK
Na výpočty sa vyžadujú tieto informácie:
- štruktúra steny, použité materiály, ich hrúbka, CT;
- vonkajšia teplota extrémne chladnej päťdňovej zimy v meste;
- OK oblasť;
- orientácia OK;
- Odporúčaná teplota v zime v zime.
Na výpočet TP musíte nájsť celkový tepelný odpor ROK, Na tento účel zistite tepelný odpor R1R2R3, ..., Rn každá vrstva je v poriadku.
Koeficient Rn vypočítané podľa vzorca:
Rn = B / k,
Vo vzorci: B - hrúbka vrstvy v mm, k - CT každej vrstvy.
Celkový R môže byť určený výrazom:
R = ∑Rn
Výrobcovia dverí a okien zvyčajne uvádzajú v cestovnom pase k výrobku koeficient R, takže ho nemusíte vypočítať osobitne.
Tepelný odpor okien nie je možné vypočítať, pretože technická listina už obsahuje potrebné informácie, čo zjednodušuje výpočet TP
Všeobecný vzorec na výpočet TP pomocou OK je nasledujúci:
Qok = ∑S × (tVNT - tnar) × R × l,
Vo výraze:
- S - oblasť OK, m2;
- TVNT - požadovaná teplota miestnosti;
- Tnar - vonkajšia teplota vzduchu;
- R - koeficient odporu vypočítaný osobitne alebo prevzatý z pasu výrobku;
- l - koeficient zušľachťovania zohľadňujúci orientáciu stien vzhľadom na svetové strany.
Výpočet TB vám umožňuje zvoliť si zariadenie s požadovanou kapacitou, čo eliminuje pravdepodobnosť tepelného deficitu alebo jeho prebytku. Deficit tepelnej energie je kompenzovaný zvýšením prietoku vzduchu vetraním, prebytkom - inštaláciou ďalšieho vykurovacieho zariadenia.
Náklady na tepelnú ventiláciu
Všeobecný vzorec na výpočet ventilácie TP je nasledujúci:
Qproti = 0,28 x 1n × sVNT × c × (tVNT - tnar),
Premenné majú nasledujúci význam vo výraze:
- Ln - prichádzajúce letecké náklady;
- pVNT - hustota vzduchu pri určitej teplote v miestnosti;
- C - tepelná kapacita vzduchu;
- TVNT - teplota v dome;
- Tnar - vonkajšia teplota vzduchu.
Ak je v budove nainštalované vetranie, potom parameter Ln prevzaté z technických charakteristík pomôcky. Ak nie je zabezpečené vetranie, použije sa štandardný ukazovateľ špecifickej výmeny vzduchu rovný 3 m3 za hodinu.
Na základe toho Ln vypočítané podľa vzorca:
Ln = 3 x Spl,
Vo výraze Spl - podlahová plocha.
2% všetkých tepelných strát sú spôsobené infiltráciou, 18% - vetraním. Ak je miestnosť vybavená ventilačným systémom, potom sa vo výpočtoch zohľadňujú TP prostredníctvom ventilácie a infiltrácia sa nezohľadňuje.
Potom vypočítajte hustotu vzduchu pVNT pri danej teplote tVNT.
Môžete to urobiť podľa vzorca:
pVNT = 353 / (273 + tVNT),
Merná tepelná kapacita c = 1 0005.
Ak nie je vetranie alebo infiltrácia neorganizovaná, v stenách sú praskliny alebo diery, potom by výpočet TP cez diery mal byť zverený špeciálnym programom.
V našom ďalšom článku sme uviedli podrobný príklad výpočtu tepelnej techniky budovy s konkrétnymi príkladmi a vzorcami.
Príklad výpočtu tepelnej bilancie
Zoberme si dom s výškou 2,5 m, šírkou 6 ma dĺžkou 8 m, ktorý sa nachádza v meste Okha v oblasti Sachalin, kde teplomer teplomera klesá v extrémne chladnom 5-dňovom období na -29 stupňov.
Výsledkom merania bola teplota pôdy nastavená na +5. Odporúčaná teplota vnútri konštrukcie je +21 stupňov.
Najvýhodnejšie je vykresliť na papieri domový diagram s vyznačením nielen dĺžky, šírky a výšky budovy, ale aj orientácie vzhľadom na svetové strany, ako aj umiestnenie, rozmery okien a dverí.
Steny príslušného domu pozostávajú z:
- murivo s hrúbkou B = 0,51 m, CT k = 0,64;
- minerálna vlna B = 0,05 m, k = 0,05;
- Obklady B = 0,09 m, k = 0,26.
Pri určovaní hodnoty k je lepšie použiť tabuľky uvedené na webových stránkach výrobcu alebo nájsť informácie v technickom pase produktu.
Pri znalosti tepelnej vodivosti je možné zvoliť najúčinnejšie materiály z hľadiska tepelnej izolácie. Na základe vyššie uvedenej tabuľky je najvhodnejšie použiť do konštrukcie dosky z minerálnej vlny a expandovaný polystyrén
Podlahu tvoria tieto vrstvy:
- Dosky OSB B = 0,1 m, k = 0,13;
- minerálna vlna B = 0,05 m, k = 0,047;
- cementový poter B = 0,05 m, k = 0,58;
- polystyrénová pena B = 0,06 m, k = 0,043.
V dome nie je suterén a podlaha má po celej ploche rovnakú štruktúru.
Strop pozostáva z vrstiev:
- sadrokartónové dosky B = 0,025 m, k = 0,21;
- izolácia B = 0,05 m, k = 0,14;
- strešná doska B = 0,05 m, k = 0,043.
Do podkrovia nie sú východy.
Dom má iba 6 dvojkomorových okien s I-sklom a argónom. Z technického pasu na výrobky je známe, že R = 0,7. Okná majú rozmery 1,1x1,4 m.
Dvere majú rozmery 1x2,2 m, indikátor R = 0,36.
Krok č. 1 - výpočet tepelných stien steny
Steny v celej oblasti pozostávajú z troch vrstiev. Najprv vypočítame ich celkový tepelný odpor.
Prečo používať vzorec:
R = ∑Rn,
a výraz:
Rn = B / k
Na základe počiatočných informácií dostaneme:
Rst = 0.51/0.64 + 0.05/0.05 + 0.09/0.26 = 0.79 +1 + 0.35 = 2.14
Keď sa naučíme R, môžeme začať vypočítať TP severných, južných, východných a západných stien.
Ďalšie faktory berú do úvahy zvláštnosti umiestnenia stien vo vzťahu k svetovým stranám. V chladnom počasí sa v severnej časti zvyčajne vytvára „veterná ružica“, v dôsledku čoho budú TP na tejto strane vyššie ako na ostatných.
Vypočítame plochu severnej steny:
Ssev.sten = 8 × 2.5 = 20
Potom, nahradenie do vzorca Qok = ∑S × (tVNT - tnar) × R × l a vzhľadom na to, že l = 1,1, dostaneme:
Qsev.sten = 20 × (21 + 29) × 1.1 × 2.14 = 2354
Oblasť južnej steny Syuch.st = Ssev.st = 20.
V stene nie sú zabudované okná ani dvere, preto pri koeficiente l = 1 dostaneme nasledujúci TP:
Qyuch.st = 20 × (21 +29) × 1 × 2.14 = 2140
Pre západné a východnej steny je koeficient l = 1,05. Preto nájdete celkovú plochu týchto stien:
Szap.st + Svost.st = 2 × 2.5 × 6 = 30
Do stien je zabudovaných 6 okien a jedno dvere. Vypočítajte celkovú plochu okien a dverí S:
SOKN = 1.1 × 1.4 × 6 = 9.24
Sdv = 1 × 2.2 = 2.2
Definujte steny S okrem okien a dverí S:
Svost + zap = 30 – 9.24 – 2.2 = 18.56
Vypočítame celkový TP východných a západných múrov:
Qvost + zap =18.56 × (21 +29) × 2.14 × 1.05 = 2085
Po získaní výsledkov vypočítame množstvo tepla opúšťajúceho steny:
Qst = Qsev.st + Qyuch.st + Qvost + zap = 2140 + 2085 + 2354 = 6579
Celkový celkový TP stien je 6 kW.
Krok č. 2 - výpočet okien a dverí TP
Okná sa preto nachádzajú pri východnej a západnej stene pri výpočte koeficientu l = 1,05. Je známe, že štruktúra všetkých štruktúr je rovnaká a R = 0,7.
Pomocou hodnôt z oblasti vyššie dostaneme:
QOKN = 9.24 × (21 +29) × 1.05 × 0.7 = 340
S vedomím, že pre dvere R = 0,36 a S = 2,2, definujeme ich TP:
Qdv = 2.2 × (21 +29) × 1.05 × 0.36 = 42
Výsledkom je, že z okien vychádza 340 W tepla a z dverí 42 W.
Krok č. 3 - určenie TP podlahy a stropu
Plocha stropu a podlahy bude samozrejme rovnaká a vypočíta sa takto:
Spol = SPTL = 6 × 8 = 48
Vypočítame celkový tepelný odpor podlahy s prihliadnutím na jeho štruktúru.
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
Vedieť, že teplota pôdy tnar= + 5 a berúc do úvahy koeficient l = 1, vypočítame podlahu Q:
Qpol = 48 × (21 – 5) × 1 × 3.4 = 2611
Zaokrúhľovaním sa zistí, že tepelné straty podlahy sú asi 3 kW.
Pri výpočtoch TP je potrebné vziať do úvahy vrstvy, ktoré ovplyvňujú tepelnú izoláciu, napríklad betón, dosky, tehly, ohrievače atď.
Stanovte tepelný odpor stropu RPTL a jeho 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
Z toho vyplýva, že stropom a podlahou prechádza takmer 6 kW.
Krok č. 4 - výpočet vetrania TP
Vnútorné vetranie je usporiadané podľa vzorca:
Qproti = 0,28 x 1n × sVNT × c × (tVNT - tnar)
Na základe technických charakteristík je špecifický prenos tepla 3 kubické metre za hodinu, to znamená:
Ln = 3 × 48 = 144.
Na výpočet hustoty používame vzorec:
pVNT = 353 / (273 + tVNT).
Vypočítaná teplota miestnosti je +21 stupňov.
Vetranie TP sa nevypočítava, ak je systém vybavený ohrievačom vzduchu
Nahradením známych hodnôt získame:
pVNT = 353/(273+21) = 1.2
Nahrádzajú sa čísla získané v uvedenom vzorci:
Qproti = 0.28 × 144 × 1.2 × 1.005 × (21 – 29) = 2431
Vzhľadom na vetranie TP bude celková Q budovy:
Q = 7000 + 6000 + 3000 = 16000.
Pri prepočte na kW získame celkovú tepelnú stratu 16 kW.
Galéria obrázkov
Foto z
Výpočet výhrevnosti paliva
Stanovenie množstva tepla počas spaľovania uhlia
Schopnosť spaľovania dreva
Najlepšie je použitie modrého paliva
Funkcie výpočtu CBO
Po nájdení indikátora TP prejdú k hydraulickému výpočtu (ďalej len GR).
Na základe toho sa získavajú informácie o týchto ukazovateľoch:
- optimálny priemer rúrok, ktoré pri poklese tlaku budú schopné prejsť daným množstvom chladiva;
- prietok chladiacej kvapaliny v určitej oblasti;
- rýchlosť vody;
- hodnota odporu.
Pred začatím výpočtov zobrazujú priestorové schémy systému, v ktorom sú všetky jeho prvky usporiadané paralelne k sebe, aby sa zjednodušili výpočty.
Schéma zobrazuje vykurovací systém s horným zapojením, pohyb chladiacej kvapaliny je slepá ulička
Zvážte hlavné fázy výpočtov ohrevu vody.
GR hlavného cirkulačného krúžku
Metodika výpočtu GR je založená na predpoklade, že vo všetkých stúpačkách a vetvách sú teplotné poklesy rovnaké.
Algoritmus výpočtu je nasledujúci:
- V znázornenom diagrame, berúc do úvahy tepelné straty, sa tepelné zaťaženie aplikuje na vykurovacie zariadenia, stúpačky.
- Na základe tejto schémy vyberte hlavný cirkulačný okruh (ďalej len „HCC“). Zvláštnosťou tohto krúžku je, že v ňom má cirkulačný tlak na jednotku dĺžky krúžku najmenšiu hodnotu.
- HCC je rozdelená do sekcií s konštantnou spotrebou tepla. Pre každú časť uveďte číslo, tepelné zaťaženie, priemer a dĺžku.
Vo vertikálnom systéme s jednou rúrkou sa za fcc považuje prsteň, cez ktorý prechádza najviac zaťažená stúpačka počas zablokovania alebo súbežného pohybu vody pozdĺž siete. Podrobnejšie sme hovorili o prepojení cirkulačných krúžkov v systéme s jednou rúrkou a výbere hlavného v nasledujúcom článku. Osobitnú pozornosť sme venovali poradiu výpočtov, na objasnenie sme použili konkrétny príklad.
Vo vertikálnych systémoch dvojtrubkového typu prechádza fcc spodným vyhrievacím zariadením, ktoré má maximálne zaťaženie počas slepej uličky alebo súvisiaceho pohybu vody
V horizontálnom systéme jednorúrkového typu musí mať fcc najmenší cirkulačný tlak a jednotku dĺžky krúžku. V prípade systémov s prirodzenou cirkuláciou je situácia podobná.
Pri stúpačkách GR vertikálneho systému jednovrstvového typu sa prietokové stúpacie stúpačky, ktoré majú v zložení zjednotené uzly, považujú za jeden okruh. V prípade stúpačiek so uzatváracími úsekmi sa oddeľuje pri zohľadnení distribúcie vody v potrubí každého prístrojového uzla.
Spotreba vody v danom mieste sa vypočíta podľa vzorca:
Gkont = (3,6 × Qkont × β1 × β2) / ((tr - t0) × c)
Vo výraze majú abecedné znaky nasledujúci význam:
- Qkont - tepelné zaťaženie okruhu;
- β1, β2 - ďalšie tabuľkové koeficienty, ktoré zohľadňujú prenos tepla v miestnosti;
- C - tepelná kapacita vody je 4,187;
- Tr - teplota vody v prívodnom potrubí;
- T0 - teplota vody vo vratnom potrubí.
Po určení priemeru a množstva vody je potrebné zistiť rýchlosť jej pohybu a hodnotu odporu R. Všetky výpočty sa najvýhodnejšie uskutočňujú pomocou špeciálnych programov.
GR sekundárneho obehového kruhu
Po GR hlavného prstenca sa stanoví tlak v malom cirkulačnom krúžku, ktorý sa vytvára jeho najbližšími stúpačkami, pričom sa berie do úvahy skutočnosť, že tlakové straty sa môžu líšiť najviac o 15% pri zablokovaní a najviac o 5% pri prechode.
Ak nie je možné odvodiť tlakovú stratu, nainštalujte škrtiacu podložku, ktorej priemer sa vypočíta pomocou softvérových metód.
Výpočet radiátorových batérií
Vráťme sa k plánu domu, ktorý sa nachádza vyššie. Na základe výpočtov sa zistilo, že na udržanie tepelnej rovnováhy bude potrebných 16 kW energie. V tomto dome sa nachádza 6 priestorov na rôzne účely - obývačka, kúpeľňa, kuchyňa, spálňa, chodba, vstupná hala.
Na základe rozmerov štruktúry môžete vypočítať objem V:
V = 6 x 8 x 2,5 = 120 m3
Ďalej musíte zistiť množstvo tepelnej energie na m3, Preto sa Q musí vydeliť zisteným objemom, ktorým je:
P = 16000/120 = 133 W / m3
Ďalej musíte určiť, koľko tepla je potrebné na jednu izbu. V diagrame bola už vypočítaná plocha každej miestnosti.
Definujte hlasitosť:
- kúpeľňa – 4.19×2.5=10.47;
- obývačka – 13.83×2.5=34.58;
- kuchyňa – 9.43×2.5=23.58;
- spálne – 10.33×2.5=25.83;
- chodba – 4.10×2.5=10.25;
- chodba – 5.8×2.5=14.5.
Pri výpočtoch musíte brať do úvahy aj miestnosti, v ktorých nie sú k dispozícii žiadne vykurovacie batérie, napríklad chodba.
Chodba je pasívne vyhrievaná, do nej vstupuje teplo vďaka cirkulácii tepelného vzduchu, keď sa ľudia pohybujú, cez dvere atď.
Stanovte požadované množstvo tepla pre každú miestnosť vynásobením objemu miestnosti indikátorom R.
Dostávame potrebnú silu:
- do kúpeľne - 10,47 × 133 = 1392 W;
- do obývacej izby - 34,58 × 133 = 4599 W;
- do kuchyne - 23,58 × 133 = 3136 W;
- do spálne - 25,83 × 133 = 3435 W;
- pre chodbu - 10,25 × 133 = 1363 W;
- na chodbu - 14,5 × 133 = 1889 W.
Pokračujeme vo výpočte radiátorových batérií. Použijeme hliníkové radiátory, ktorých výška je 60 cm, výkon pri teplote 70 je 150 wattov.
Vypočítame požadovaný počet radiátorových batérií:
- kúpeľňa – 1392/150=10;
- obývačka – 4599/150=31;
- kuchyňa – 3136/150=21;
- spálne – 3435/150=23;
- chodba – 1889/150=13.
Potrebné celkom: 10 + 31 + 21 + 23 + 13 = 98 radiátorových batérií.
Naša stránka obsahuje aj ďalšie články, v ktorých sme podrobne preskúmali postup na vykonanie tepelného výpočtu vykurovacieho systému, postupný výpočet výkonu radiátorov a vykurovacích potrubí. A ak váš systém predpokladá prítomnosť teplých podláh, budete musieť vykonať ďalšie výpočty.
Všetky tieto čísla sú podrobnejšie uvedené v našich nasledujúcich článkoch:
- Tepelný výpočet vykurovacieho systému: ako správne vypočítať zaťaženie systému
- Výpočet vykurovacích telies: ako vypočítať požadovaný počet a výkon batérií
- Výpočet objemu potrubia: zásady výpočtu a pravidlá výpočtu v litroch a metroch kubických
- Ako urobiť výpočet teplej podlahy pomocou príkladu vodného systému
- Výpočet potrubí pre podlahové vykurovanie: typy potrubí, metódy a krok položenia + výpočet prietoku
Vo videu vidíte príklad výpočtu ohrevu vody, ktorý sa vykonáva pomocou programu Valtec:
Hydraulické výpočty sa najlepšie vykonávajú pomocou špeciálnych programov, ktoré zaručujú vysokú presnosť výpočtov, berúc do úvahy všetky nuansy konštrukcie.
Špecializujete sa na výpočet vykurovacích systémov využívajúcich vodu ako chladiacu kvapalinu a chcete doplniť náš článok užitočným vzorcom, zdieľať profesionálne tajomstvá?
Alebo sa možno chcete zamerať na ďalšie výpočty alebo poukázať na nepresnosti v našich výpočtoch? Svoje komentáre a odporúčania napíšte do bloku pod článkom.