Calculul încălzirii apei: formule, reguli, exemple de implementare

Salvați și înmulțiți!

Acesta este modul în care motto-ul Pipeline poate fi formulat în dezvoltarea și implementarea unui program de calcul hidraulic de nouă generație - un sistem universal fiabil și modern de aplicare în masă și cost moderat. Ce vrem mai exact să păstrăm și ce să creștem?

Este necesar să se păstreze acele avantaje ale programului care au fost încorporate în acesta de la începutul său și dezvoltate în timpul îmbunătățirii ulterioare:

• un model de calcul precis, modern și dovedit care stă la baza programului, inclusiv o analiză detaliată a regimurilor de curgere și a rezistențelor locale;
• viteză mare de numărare, permițând utilizatorului să calculeze instantaneu diverse opțiuni pentru schema de calcul;
• posibilitățile de calcul al proiectării încorporate în program (selectarea diametrelor);
• posibilitatea calculării automate a proprietăților termofizice necesare unei game largi de produse transportate;
• simplitatea unei interfețe intuitive cu utilizatorul;
• versatilitate suficientă a programului, permițându-i să fie utilizat nu numai pentru conducte tehnologice, ci și pentru alte tipuri de conducte;
• costul moderat al programului, care este în puterea unei game largi de organizații și departamente de proiectare.

În același timp, intenționăm să creștem radical capacitățile programului și numărul de utilizatori obișnuiți prin eliminarea deficiențelor și adăugarea funcționalității sale în următoarele domenii principale:

• Integrare software și funcțională sub toate aspectele sale: dintr-un set de programe specializate și slab integrate, ar trebui să se treacă la un singur program de structură modulară pentru calcule hidraulice care asigură calculul termic, contabilizarea sateliților de încălzire și încălzirea electrică, calculul conductelor de secțiune arbitrară (inclusiv gaz). conducte), calculul și selecția pompelor, alte echipamente, calculul și selecția dispozitivelor de control;
• asigurarea integrării software (inclusiv transferul de date) cu alte programe ale NTP „Truboprovod”, în primul rând cu programele „Izolare”, „Predvalve”, STARS;
• integrare cu diverse sisteme CAD grafice, destinate în primul rând proiectării instalațiilor tehnologice, precum și conductelor subterane;
• integrare cu alte sisteme de calcul tehnologic (în primul rând cu sisteme de modelare a proceselor tehnologice HYSYS, PRO/II și similare) folosind standardul internațional CAPE OPEN (suport pentru protocoale Thermo și Unit).

Îmbunătățirea gradului de utilizare a interfeței cu utilizatorul. În special:

• furnizarea de introducere grafică și editare a schemei de calcul;

reprezentarea grafică a rezultatelor calculelor (inclusiv piezometrul).

Extinderea funcțiilor programului și aplicabilitatea acestuia pentru calculul diferitelor tipuri de conducte. Inclusiv:

• furnizarea de calcul a conductelor de topologie arbitrară (inclusiv sisteme de inel), care va permite programului să fie utilizat pentru calcularea rețelelor de inginerie externe;

oferind capacitatea de a seta și de a lua în considerare la calcularea condițiilor de mediu care se modifică de-a lungul cursului unei conducte extinse (parametri de sol și de așezare, izolație termică etc.), ceea ce va face posibilă utilizarea mai largă a programului pentru calcularea principalelor conducte;
implementarea standardelor și metodelor recomandate din industrie în program calculul hidraulic al conductelor de gaz (SP 42-101-2003), rețele de încălzire (SNiP 41-02-2003), conducte principale de petrol (RD 153-39.4-113-01), conducte de petrol (RD 39-132-94) etc.
calculul debitelor multifazate, care este important pentru conductele care leagă zăcămintele de petrol și gaze.
Extinderea funcțiilor de proiectare ale programului, rezolvând pe baza acestuia problemele de optimizare a parametrilor sistemelor complexe de conducte și alegerea optimă a echipamentelor.

Calculul sistemului de încălzire cu aer - o tehnică simplă

Proiectarea încălzirii cu aer nu este o sarcină ușoară. Pentru a o rezolva, este necesar să se afle o serie de factori, a căror determinare independentă poate fi dificilă. Specialistii RSV va pot realiza gratuit un proiect preliminar de incalzire cu aer a unei incaperi pe baza de echipamente GREEERS.

Un sistem de încălzire cu aer, ca oricare altul, nu poate fi creat la întâmplare. Pentru a asigura standardul medical de temperatură și aer proaspăt în cameră, este necesar un set de echipamente, a cărui alegere se bazează pe un calcul precis.Există mai multe metode de calculare a încălzirii aerului, de diferite grade de complexitate și precizie. O problemă comună în calculele de acest tip este lipsa de considerare a influenței efectelor subtile, care nu sunt întotdeauna posibil de prevăzut.

Prin urmare, a face un calcul independent, nefiind specialist în domeniul încălzirii și ventilației, este plin de erori sau calcule greșite. Cu toate acestea, puteți alege cea mai accesibilă metodă în funcție de alegerea puterii sistemului de încălzire.

Formula pentru determinarea pierderilor de căldură:

Q=S*T/R

Unde:

• Q este cantitatea de pierdere de căldură (W)
• S - zona tuturor structurilor clădirii (spații)
• T este diferența dintre temperatura internă și cea externă
• R - rezistenta termica a structurilor de inchidere

Exemplu:

Clădirea cu o suprafață de 800 m2 (20 × 40 m), o înălțime de 5 m, are 10 ferestre de 1,5 × 2 m. Aflați aria structurilor:
800 + 800 = 1600 m2 (suprafață podea și tavan)
1,5 × 2 × 10 = 30 m2 (zona ferestrei)
(20 + 40) × 2 × 5 = 600 m2 (suprafața peretelui). Scădem de aici suprafața ferestrelor, obținem zona „curată” a pereților 570 m2

În tabelele SNiP găsim rezistența termică a pereților, pardoselilor și pardoselilor și ferestrelor din beton. Îl poți defini singur prin formula:

Unde:

• R - rezistenta termica
• D - grosimea materialului
• K - coeficient de conductivitate termică

Pentru simplitate, vom considera că grosimea pereților și a podelei cu tavanul este aceeași, egală cu 20 cm. Apoi, rezistența termică va fi de 0,2 m / 1,3 \u003d 0,15 (m2 * K) / W
Selectăm rezistența termică a ferestrelor din tabele: R \u003d 0,4 (m2 * K) / W
Să luăm diferența de temperatură ca 20°С (20°С în interior și 0°С în exterior).

Apoi pentru pereți obținem

• 2150 m2 × 20°С / 0,15 = 286666=286 kW
• Pentru ferestre: 30 m2 × 20 ° C / 0,4 \u003d 1500 \u003d 1,5 kW.
• Pierderi totale de căldură: 286 + 1,5 = 297,5 kW.

Aceasta este cantitatea de pierderi de căldură care trebuie compensată cu ajutorul încălzirii aerului cu o putere de aproximativ 300 kW.

Este de remarcat faptul că, atunci când se utilizează izolarea podelei și a pereților, pierderile de căldură sunt reduse cu cel puțin un ordin de mărime.

Calcule generale

Este necesar să se determine capacitatea totală de încălzire, astfel încât puterea cazanului de încălzire să fie suficientă pentru încălzirea de înaltă calitate a tuturor încăperilor. Depășirea volumului admis poate duce la o uzură crescută a încălzitorului, precum și la un consum semnificativ de energie.

Cantitatea necesară de agent termic se calculează după următoarea formulă: Volumul total = V boiler + V radiatoare + V conducte + V vas de expansiune

Cazan

Calculul puterii unității de încălzire vă permite să determinați indicatorul capacității cazanului. Pentru a face acest lucru, este suficient să luăm ca bază raportul la care 1 kW de energie termică este suficient pentru a încălzi efectiv 10 m2 de spațiu de locuit. Acest raport este valabil în prezența tavanelor, a căror înălțime nu depășește 3 metri.

De îndată ce indicatorul de putere al cazanului devine cunoscut, este suficient să găsiți o unitate potrivită într-un magazin specializat. Fiecare producător indică volumul echipamentului în datele pașapoartelor.

Prin urmare, dacă se efectuează calculul corect al puterii, nu vor exista probleme cu determinarea volumului necesar.

Pentru a determina volumul suficient de apă în conducte, este necesar să se calculeze secțiunea transversală a conductei conform formulei - S = π × R2, unde:

• S - secțiune transversală;
• π este o constantă constantă egală cu 3,14;
• R este raza interioară a țevilor.

După ce s-a calculat valoarea secțiunii transversale a țevilor, este suficient să o înmulțiți cu lungimea totală a întregii conducte din sistemul de încălzire.

Vas de expansiune

Este posibil să se determine ce capacitate ar trebui să aibă rezervorul de expansiune, având date despre coeficientul de dilatare termică a lichidului de răcire. Pentru apă, acest indicator este 0,034 când este încălzit la 85 °C.

La efectuarea calculului, este suficient să utilizați formula: V-tank \u003d (V syst × K) / D, unde:

• V-tank - volumul necesar al rezervorului de expansiune;
• V-syst - volumul total de lichid din elementele rămase ale sistemului de încălzire;
• K este coeficientul de dilatare;
• D - randamentul vasului de expansiune (indicat in documentatia tehnica).

În prezent, există o mare varietate de tipuri individuale de calorifere pentru sistemele de încălzire. Pe lângă diferențele funcționale, toate au înălțimi diferite.

Pentru a calcula volumul fluidului de lucru din radiatoare, trebuie mai întâi să calculați numărul acestora. Apoi înmulțiți această sumă cu volumul unei secțiuni.

Poti afla volumul unui calorifer folosind datele din fisa tehnica a produsului. În lipsa unor astfel de informații, puteți naviga în funcție de parametrii medii:

• fontă - 1,5 litri pe secțiune;
• bimetalice - 0,2-0,3 l pe secțiune;
• aluminiu - 0,4 l pe secțiune.

Următorul exemplu vă va ajuta să înțelegeți cum să calculați corect valoarea. Să presupunem că sunt 5 calorifere din aluminiu. Fiecare element de încălzire conține 6 secțiuni. Facem calculul: 5 × 6 × 0,4 \u003d 12 litri.

După cum puteți vedea, calculul capacității de încălzire se reduce la calcularea valorii totale a celor patru elemente de mai sus.

Nu toată lumea poate determina capacitatea necesară a fluidului de lucru din sistem cu precizie matematică.Prin urmare, nedorind să efectueze calculul, unii utilizatori procedează în felul următor. Pentru început, sistemul este umplut cu aproximativ 90%, după care se verifică performanța. Apoi purjați aerul acumulat și continuați umplerea.

În timpul funcționării sistemului de încălzire, are loc o scădere naturală a nivelului lichidului de răcire ca urmare a proceselor de convecție. În acest caz, există o pierdere de putere și productivitate a cazanului. Acest lucru implică necesitatea unui rezervor de rezervă cu un fluid de lucru, de unde va fi posibilă monitorizarea pierderii de lichid de răcire și, dacă este necesar, completarea acestuia.

Studiu de fezabilitate al proiectului

Alegere
una sau alta soluție de proiectare -
sarcina este de obicei multifactorială. În
În toate cazurile, există un număr mare
posibile soluții la problemă
sarcini, deoarece orice sistem de TG și V
caracterizează un set de variabile
(un set de echipamente de sistem, diverse
parametrii săi, secțiunile conductelor,
materialele din care sunt realizate
etc.).

LA
În această secțiune, comparăm 2 tipuri de radiatoare:
Rifar
Monolit
350 si Sira
RS
300.

La
determinați costul radiatorului,
Să le facem calculul termic în acest scop
specificarea numărului de secțiuni. Calcul
calorifer Rifar
Monolit
350 este dat în secțiunea 5.2.

Clasificarea sistemelor de incalzire a apei

În funcție de locația locului de producere a căldurii, sistemele de încălzire a apei sunt împărțite în centralizate și locale. Într-o manieră centralizată, căldura este furnizată, de exemplu, clădirilor de apartamente, a tot felul de instituții, întreprinderi și alte obiecte.

În acest caz, căldura este generată în CHP (centrale combinate de căldură și energie electrică) sau case de cazane, iar apoi livrată consumatorilor prin conducte.

Sistemele locale (autonome) furnizează căldură, de exemplu, casele private. Este produs direct la instalațiile de alimentare cu căldură. În acest scop se folosesc cuptoare sau unități speciale care funcționează cu energie electrică, gaze naturale, materiale combustibile lichide sau solide.

În funcție de modul în care este asigurată deplasarea maselor de apă, încălzirea poate fi cu mișcare forțată (pompare) sau naturală (gravitațională) a lichidului de răcire. Sistemele cu circulație forțată pot fi cu scheme inelare și cu scheme de inele primar-secundar.

Diferitele sisteme de încălzire a apei diferă unele de altele prin tipul de cablare și metoda de conectare a dispozitivelor. Combină tipul lor de lichid de răcire care transferă căldura dispozitivelor de încălzire (+)

În conformitate cu direcția de mișcare a apei în rețeaua de alimentare și retur, alimentarea cu căldură poate fi cu mișcarea de trecere și de capăt a lichidului de răcire. În primul caz, apa se mișcă în rețea într-o direcție, iar în al doilea - în direcții diferite.

În direcția de mișcare a lichidului de răcire, sistemele sunt împărțite în fund și counter. În primul, fluxul de apă încălzită este direcționat în direcția opusă direcției apei răcite. În schemele de trecere, mișcarea lichidului de răcire încălzit și răcit are loc în aceeași direcție (+)

Conductele de încălzire pot fi conectate la dispozitive de încălzire în diferite scheme. Dacă încălzitoarele sunt conectate în serie, o astfel de schemă se numește circuit cu o singură conductă, dacă este în paralel - un circuit cu două conducte.

Există, de asemenea, o schemă bifilară, în care toate primele jumătăți ale dispozitivelor sunt mai întâi conectate în serie, iar apoi, pentru a asigura scurgerea inversă a apei, a doua jumătate a acestora.

Locația țevilor care leagă dispozitivele de încălzire a dat numele cablajului: ele disting între soiurile sale orizontale și verticale. După metoda de asamblare, se disting conductele colectoare, tee și mixte.

Schemele sistemelor de încălzire cu cablare superioară și inferioară diferă în funcție de locația liniei de alimentare. În primul caz, conducta de alimentare este așezată deasupra dispozitivelor care primesc lichidul de răcire încălzit de la acesta, în al doilea caz, conducta este așezată sub baterii (+)

În acele clădiri rezidențiale în care nu există subsoluri, dar există mansardă, se folosesc sisteme de încălzire cu cablare aeriană. În ele, linia de alimentare este situată deasupra aparatelor de încălzire.

Pentru clădirile cu subsol tehnic și acoperiș plat, se utilizează încălzire cu un cablaj inferior, în care liniile de alimentare cu apă și de drenaj sunt situate sub dispozitivele de încălzire.

Există și un cablaj cu o circulație „răsturnată” a lichidului de răcire. În acest caz, linia de retur de alimentare cu căldură este situată sub dispozitive.

Conform metodei de conectare a liniei de alimentare la dispozitivele de încălzire, sistemele cu cablare superioară sunt împărțite în scheme cu mișcare bidirecțională, unidirecțională și răsturnată a lichidului de răcire

Exemplu de calcul

Factorii de corecție în acest caz vor fi egali cu:

• K1 (geam termopan cu două camere) = 1,0;
• K2 (pereți din lemn) = 1,25;
• K3 (zona de vitraj) = 1,1;
• K4 (la -25 ° C -1,1 și la 30 ° C) = 1,16;
• K5 (trei pereți exteriori) = 1,22;
• K6 (un pod cald de sus) = 0,91;
• K7 (înălțimea încăperii) = 1,0.

Ca rezultat, sarcina totală de căldură va fi egală cu: În cazul în care s-ar folosi o metodă de calcul simplificată bazată pe calculul puterii de încălzire în funcție de zonă, rezultatul ar fi complet diferit: Un exemplu de calcul al puterii termice a unui sistem de încălzire pe video:

Calcul pentru incalzire calorifere pe suprafata

Calcul mărit

Dacă pentru 1 mp. zona necesita 100 W de energie termica, apoi o camera de 20 mp. ar trebui să primească 2.000 de wați. Un radiator tipic cu opt secțiuni eliberează aproximativ 150 de wați de căldură. Împărțim 2.000 la 150, obținem 13 secțiuni. Dar acesta este un calcul destul de extins al sarcinii termice.

Calcul precis

Calculul exact se efectuează după următoarea formulă: Qt = 100 W/mp. × S(camere) mp. × q1 × q2 × q3 × q4 × q5 × q6× q7, unde:

• q1 - tip de geam: obișnuit = 1,27; dublu = 1,0; triplu = 0,85;
• q2 - izolarea peretelui: slabă sau absentă = 1,27; zid așezat în 2 cărămizi = 1,0, modern, înalt = 0,85;
• q3 - raportul dintre suprafața totală a deschiderilor ferestrelor și suprafața podelei: 40% = 1,2; 30% = 1,1; 20% - 0,9; 10% = 0,8;
• q4 - temperatura minima exterioara: -35 C = 1,5; -25 C \u003d 1,3; -20°C = 1,1; -15 C \u003d 0,9; -10°C = 0,7;
• q5 - numărul de pereți exteriori din cameră: toți patru = 1,4, trei = 1,3, camera de colț = 1,2, unul = 1,2;
• q6 - tip camera de calcul deasupra camerei de calcul: mansarda rece = 1,0, mansarda calda = 0,9, camera incalzita rezidentiala = 0,8;
• q7 - înălțimea tavanului: 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.

Elemente de încălzire moderne

Este extrem de rar astăzi să vezi o casă în care încălzirea este realizată exclusiv din surse de aer. Acestea includ încălzitoare electrice: încălzitoare cu ventilator, radiatoare, radiații ultraviolete, pistoale termice, șeminee electrice, sobe.Cel mai rațional este să le folosiți ca elemente auxiliare cu un sistem principal de încălzire stabil. Motivul pentru „minoritatea” lor este costul destul de ridicat al energiei electrice.

Elementele principale ale sistemului de încălzire

Atunci când planificați orice tip de sistem de încălzire, este important de știut că există recomandări general acceptate cu privire la densitatea de putere a cazanului de încălzire utilizat. În special, pentru regiunile de nord ale țării este de aproximativ 1,5 - 2,0 kW, în centru - 1,2 - 1,5 kW, în sud - 0,7 - 0,9 kW

În acest caz, înainte de a calcula sistemul de încălzire, pentru a calcula puterea optimă a cazanului, utilizați formula:

W cat. = S*W / 10.

Calculul sistemului de încălzire al clădirilor, și anume, puterea cazanului, este un pas important în planificarea creării unui sistem de încălzire.

Este important să acordați o atenție deosebită următorilor parametri:

• suprafața totală a tuturor încăperilor care vor fi conectate la sistemul de încălzire - S;
• puterea specifica recomandata a cazanului (parametru in functie de regiune).

Să presupunem că este necesar să se calculeze capacitatea sistemului de încălzire și puterea cazanului pentru o casă în care suprafața totală a spațiului care trebuie încălzit este S = 100 m2. În același timp, luăm puterea specifică recomandată pentru regiunile centrale ale țării și substituim datele în formulă. Primim:

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

Calculul puterii cazanului de încălzire

Cazanul ca parte a sistemului de încălzire este proiectat pentru a compensa pierderile de căldură ale clădirii.Si de asemenea, in cazul unui sistem cu dublu circuit sau cand centrala este dotata cu un cazan de incalzire indirecta, pentru incalzirea apei pentru nevoi igienice.

Un cazan cu un singur circuit încălzește doar lichidul de răcire pentru sistemul de încălzire

Pentru a determina puterea cazanului de încălzire, este necesar să se calculeze costul energiei termice a casei prin pereții fațadei și pentru încălzirea atmosferei de aer înlocuibile din interior.

Sunt necesare date privind pierderile de căldură în kilowați-oră pe zi - în cazul unei case convenționale calculate ca exemplu, acestea sunt:

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

Unde: 271.512 - pierderi zilnice de căldură de către pereții exteriori; 45,76 - pierderi zilnice de căldură pentru încălzirea aerului de alimentare.

În consecință, puterea de încălzire necesară a cazanului va fi:

317.272 : 24 (ore) = 13.22 kW

Cu toate acestea, un astfel de cazan va fi sub sarcină constantă, reducându-și durata de viață. Și în zilele mai ales geroase, capacitatea de proiectare a cazanului nu va fi suficientă, deoarece cu o diferență mare de temperatură între cameră și atmosfera exterioară, pierderea de căldură a clădirii va crește brusc.

Prin urmare, nu merită să alegeți un cazan conform calculului mediu al costului energiei termice - este posibil să nu poată face față înghețurilor severe.

Ar fi rațional să creștem puterea necesară a echipamentului cazanului cu 20%:

13,22 0,2 ​​+ 13,22 = 15,86 kW

Pentru a calcula puterea necesară a celui de-al doilea circuit al cazanului, care încălzește apa pentru spălarea vaselor, scăldat etc., este necesar să se împartă consumul lunar de căldură al pierderilor de căldură „de canalizare” la numărul de zile dintr-o lună și la 24 de ore:

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

Conform rezultatelor calculelor, puterea optimă a cazanului pentru o cabană de exemplu este de 15,86 kW pentru circuitul de încălzire și 0,68 kW pentru circuitul de încălzire.

Date inițiale pentru calcul

Inițial, un curs de proiectare și instalare planificat corespunzător vă va scuti de surprize și probleme neplăcute în viitor.

Când se calculează o podea caldă, este necesar să se procedeze de la următoarele date:

• materialul peretelui și caracteristicile designului lor;
• dimensiunea camerei în ceea ce privește;
• tip de finisaj;
• design de uși, ferestre și amplasarea acestora;
• dispunerea elementelor structurale în plan.

Pentru a realiza un proiect competent, este necesar să se țină cont de regimul de temperatură stabilit și de posibilitatea de reglare a acestuia.

Pentru un calcul grosier, se presupune că 1 m2 din sistemul de încălzire trebuie să compenseze pierderile de căldură de 1 kW. Dacă circuitul de încălzire a apei este utilizat ca suplimentar la sistemul principal, atunci acesta trebuie să acopere doar o parte din pierderea de căldură

Există recomandări privind temperatura în apropierea podelei, care asigură o ședere confortabilă în camere pentru diverse scopuri:

• 29°C - zona rezidentiala;
• 33 ° C - baie, camere cu piscină și altele cu un indice de umiditate ridicat;
• 35°С - zone reci (la ușile de intrare, pereții exteriori etc.).

Depășirea acestor valori implică supraîncălzirea atât a sistemului în sine, cât și a stratului de finisare, urmată de deteriorarea inevitabilă a materialului.

După calcule preliminare, puteți alege temperatura optimă a lichidului de răcire în funcție de sentimentele dvs. personale, puteți determina sarcina pe circuitul de încălzire și puteți achiziționa echipamente de pompare care se descurcă perfect cu stimularea mișcării lichidului de răcire. Este selectat cu o marjă de 20% pentru debitul de lichid de răcire.

Este nevoie de mult timp pentru a încălzi șapa cu o capacitate mai mare de 7 cm.De aceea, la instalarea sistemelor de apă, acestea încearcă să nu depășească limita specificată. Cel mai potrivit strat de acoperire pentru podelele cu apă este considerat a fi ceramica de podea; sub parchet, datorită conductibilității sale termice ultra-scăzute, podelele calde nu sunt așezate.

În faza de proiectare, ar trebui să se decidă dacă încălzirea prin pardoseală va fi principalul furnizor de căldură sau va fi folosită doar ca adaos la ramura de încălzire cu radiatoare. De aceasta depinde ponderea pierderilor de energie termică pe care trebuie să le compenseze. Poate varia de la 30% la 60% cu variații.

Timpul de încălzire a podelei de apă depinde de grosimea elementelor incluse în șapă. Apa ca lichid de răcire este foarte eficientă, dar sistemul în sine este dificil de instalat.