Su ısıtmanın hesaplanması: formüller, kurallar, uygulama örnekleri
Isıtma sisteminde soğutucu olarak su kullanmak, soğuk mevsimde evinize ısı sağlamak için en popüler seçeneklerden biridir.Sistemi doğru şekilde tasarlamanız ve kurmanız yeterlidir. Aksi takdirde yüksek yakıt maliyetlerinde ısıtma etkisiz kalacaktır ki bu da günümüz enerji fiyatlarıyla son derece ilgisizdir.
Hesaplamalar, değerleri geleneksel bir hesap makinesi kullanılarak belirlenemeyen karmaşık ifadeler kullandığından, özel programlar kullanmadan su ısıtmasını (bundan sonra WHE olarak anılacaktır) bağımsız olarak hesaplamak imkansızdır. Bu yazıda hesaplamaları gerçekleştirmek için kullanılan algoritmayı ayrıntılı olarak analiz edeceğiz, kullanılan formülleri sunacağız ve belirli bir örnek kullanarak hesaplamaların ilerleyişini ele alacağız.
Sunulan materyali, hesaplamaları yaparken ihtiyaç duyulan değerleri ve referans göstergelerini içeren tablolar, tematik fotoğraflar ve programı kullanarak hesaplamaların açık bir örneğini gösteren bir video ile destekleyeceğiz.
Makalenin içeriği:
Bir konut yapısının ısı dengesinin hesaplanması
Suyun dolaşım aracı olduğu bir ısıtma tesisatı uygulamak için öncelikle hassas bir şekilde yapılması gerekir. hidrolik hesaplamalar.
Herhangi bir ısıtma tipi sistem geliştirilirken ve uygulanırken ısı dengesinin (bundan sonra TB olarak anılacaktır) bilinmesi gerekir.Odadaki sıcaklığı koruyacak termal gücü bilerek doğru ekipmanı seçebilir ve yükünü doğru şekilde dağıtabilirsiniz.
Kışın oda belirli ısı kayıplarına maruz kalır (bundan sonra HL olarak anılacaktır). Enerjinin büyük kısmı kapalı elemanlardan ve havalandırma açıklıklarından çıkar. Sızma, nesnelerin ısıtılması vb. için küçük maliyetler oluşur.
TP, çevreleyen yapıları oluşturan katmanlara bağlıdır (bundan sonra OK olarak anılacaktır). Modern yapı malzemeleri, özellikle yalıtım malzemeleri, düşük termal iletkenlik katsayısı (bundan sonra CT olarak anılacaktır), içlerinden daha az ısı kaybı olması nedeniyle. Aynı bölgedeki ancak farklı OK yapılarına sahip evler için ısı maliyetleri farklı olacaktır.
TP'nin belirlenmesinin yanı sıra evin TB'sinin hesaplanması da önemlidir. Gösterge yalnızca odadan çıkan enerji miktarını değil aynı zamanda evde belirli sıcaklık seviyelerini korumak için gereken güç miktarını da hesaba katar.
En doğru sonuçlar inşaatçılar için geliştirilen özel programlar tarafından sağlanmaktadır. Onlar sayesinde TP'yi etkileyen daha fazla faktörü hesaba katmak mümkün oluyor.
Formülleri kullanarak bir evin TP'sini yüksek doğrulukla hesaplayabilirsiniz.
Evin toplam ısıtma maliyeti aşağıdaki denklem kullanılarak hesaplanır:
S = STamam +Soruv,
Nerede QTamam - OK yoluyla odadan çıkan ısı miktarı; Qv — ısı havalandırma maliyetleri.
Odaya giren havanın sıcaklığı daha düşükse havalandırma kayıpları dikkate alınır.
Hesaplamalarda genellikle bir tarafı sokağa bakan OK'ler dikkate alınır. Bunlar dış duvarlar, zemin, çatı, kapılar ve pencerelerdir.
Genel TP QTamam her OK'nin TP'sinin toplamına eşittir, yani:
QTamam = ∑Qst +∑Qtamam +∑Qdv +∑Qptl +∑Qlütfen,
Nerede:
- Qst - duvarların TP değeri;
- Qtamam — TP pencereleri;
- Qdv —TP kapılar;
- Qptl - tavan TP'si;
- Qlütfen — TP katı.
Zemin veya tavan tüm alan üzerinde farklı bir yapıya sahipse, her bölüm için TP ayrı ayrı hesaplanır.
OK kullanılarak ısı kaybının hesaplanması
Hesaplamalar için aşağıdaki bilgilere ihtiyacınız olacak:
- duvarların yapısı, kullanılan malzemeler, kalınlıkları, CT;
- şehirde beş günlük aşırı soğuk bir kış sırasında dış hava sıcaklığı;
- alan tamam;
- yönlendirme tamam;
- kışın evde önerilen sıcaklık.
TC'yi hesaplamak için toplam termal direnç R'yi bulmanız gerekir.TAMAM. Bunu yapmak için termal direnç R'yi bulmanız gerekir.1, R2, R3, …, RN her katman tamam.
R faktörüN formülle hesaplanır:
Rn = B/k,
Formülde: B — mm olarak katman kalınlığı OK, k — Her katmanın CT taraması.
Toplam R şu ifadeyle belirlenebilir:
R = ∑RN
Kapı ve pencere üreticileri genellikle ürün veri sayfasında R katsayısını belirtir, dolayısıyla ayrı olarak hesaplanmasına gerek yoktur.
TP'yi OK'ye kadar hesaplamanın genel formülü aşağıdaki gibidir:
QTamam = ∑S × (tvnt -Tnar) × R × l,
İfadede:
- S — alan OK, m2;
- Tvnt - istenilen oda sıcaklığı;
- Tnar — dış hava sıcaklığı;
- R - ayrı olarak hesaplanan veya ürün veri sayfasından alınan direnç katsayısı;
- ben - Duvarların ana noktalara göre yönelimini hesaba katan açıklayıcı bir katsayı.
TB'nin hesaplanması, ısı eksikliği veya fazlalığı olasılığını ortadan kaldıracak gerekli güce sahip ekipmanı seçmenizi sağlar. Termal enerji açığı, havalandırma yoluyla hava akışının arttırılmasıyla, fazlalığı ise ek ısıtma ekipmanı kurularak telafi edilir.
Havalandırmanın termal maliyetleri
TP havalandırmasını hesaplamak için genel formül aşağıdaki gibidir:
Qv = 0,28 × LN × pvnt × c × (tvnt -Tnar),
Bir ifadede değişkenler şu anlama gelir:
- LN — gelen havanın tüketimi;
- Pvnt — odadaki belirli bir sıcaklıkta hava yoğunluğu;
- C - havanın ısı kapasitesi;
- Tvnt - evdeki sıcaklık;
- Tnar — dış hava sıcaklığı.
Binada havalandırma kuruluysa, L parametresiN cihazın teknik özelliklerinden alınmıştır. Havalandırma yoksa, 3 m'lik standart spesifik hava değişim oranı alınır.3 01:00 de.
Buna dayanarak L.N formülle hesaplanır:
LN = 3 × Slütfen,
İfadede Slütfen - taban alanı.
Daha sonra hava yoğunluğunu p hesaplamanız gerekir.vnt belirli bir oda sıcaklığında tvnt.
Bu, aşağıdaki formül kullanılarak yapılabilir:
Pvnt = 353/(273+tvnt),
Özgül ısı kapasitesi c = 1.0005.
Havalandırma veya sızma düzensizse veya duvarlarda çatlaklar veya delikler varsa, deliklerden TP'nin hesaplanması özel programlara emanet edilmelidir.
Diğer yazımızda detaylı olarak anlattık. termal mühendislik hesaplaması örneği spesifik örnekler ve formüllerle binalar.
Isı dengesi hesaplama örneği
Sakhalin bölgesindeki Okha şehrinde bulunan, 5 günlük aşırı soğuk bir günde termometrenin -29 dereceye düştüğü 2,5 m yüksekliğinde, 6 m genişliğinde ve 8 m uzunluğunda bir ev düşünün.
Ölçüm sonucunda toprak sıcaklığının +5 olduğu belirlendi. Yapının içinde önerilen sıcaklık +21 derecedir.
Söz konusu evin duvarları şunlardan oluşmaktadır:
- tuğla kalınlığı B=0,51 m, CT k=0,64;
- mineral yün B=0,05 m, k=0,05;
- bakan B=0,09 m, k=0,26.
K'yi belirlerken üreticinin web sitesinde sunulan tabloları kullanmak veya ürün veri sayfasında bilgi bulmak daha iyidir.
Döşeme aşağıdaki katmanlardan oluşur:
- OSB levhaları B=0,1 m, k=0,13;
- mineral yün B=0,05 m, k=0,047;
- çimento şapları B=0,05 m, k=0,58;
- genleştirilmiş polistiren B=0,06 m, k=0,043.
Evin bodrum katı bulunmuyor ve zemin tüm alan boyunca aynı yapıya sahip.
Tavan katmanlardan oluşur:
- alçıpan levhalar B=0,025 m, k= 0,21;
- yalıtım B=0,05 m, k=0,14;
- çatı kaplaması B=0,05 m, k=0,043.
Çatı katına çıkış yok.
Evin I-cam ve argonlu yalnızca 6 adet çift odalı penceresi var. Ürünün teknik veri sayfasından R=0,7 olduğu bilinmektedir. Pencereler 1.1x1.4 m boyutlarındadır.
Kapıların boyutları 1x2,2 m, R = 0,36'dır.
Adım #1 - Duvar ısı kaybının hesaplanması
Alan genelindeki duvarlar üç katmandan oluşmaktadır. Öncelikle toplam termal dirençlerini hesaplayalım.
Neden formülü kullanıyorsunuz:
R = ∑RN,
ve ifade:
RN = B/k
İlk bilgileri dikkate alarak şunları elde ederiz:
Rst = 0.51/0.64 + 0.05/0.05 + 0.09/0.26 = 0.79 +1 + 0.35 = 2.14
R'yi bulduktan sonra kuzey, güney, doğu ve batı duvarlarının TP'sini hesaplamaya başlayabilirsiniz.
Kuzey duvarının alanını hesaplayalım:
Ssev.sten = 8 × 2.5 = 20
Daha sonra formülde yerine koyarsak QTamam = ∑S × (tvnt -Tnar) × R × l ve l=1,1 olduğunu hesaba katarsak şunu elde ederiz:
Qsev.sten = 20 × (21 + 29) × 1.1 × 2.14 = 2354
Güney duvarının alanı Syuch.st = Ssev.st = 20.
Duvarda yerleşik pencere veya kapı yoktur, bu nedenle l=1 katsayısını hesaba katarak aşağıdaki TP'yi elde ederiz:
Qyuch.st = 20 × (21 +29) × 1 × 2.14 = 2140
Batı ve doğu duvarları için katsayı l=1,05'tir. Dolayısıyla bu duvarların toplam alanını bulabilirsiniz:
Szap.st +Svost.st = 2 × 2.5 × 6 = 30
Duvarlara gömülü 6 pencere ve bir kapı bulunmaktadır. Pencerelerin ve S kapıların toplam alanını hesaplayalım:
Stamam = 1.1 × 1.4 × 6 = 9.24
Sdv = 1 × 2.2 = 2.2
S pencere ve kapılarını hesaba katmadan S duvarlarını tanımlayalım:
Svost+zap = 30 — 9.24 — 2.2 = 18.56
Doğu ve batı duvarlarının toplam TP'sini hesaplayalım:
Qvost+zap =18.56 × (21 +29) × 2.14 × 1.05 = 2085
Sonuçları aldıktan sonra duvarlardan kaçan ısı miktarını hesaplayalım:
Qst = Qsev.st + Soruyuch.st + Soruvost+zap = 2140 + 2085 + 2354 = 6579
Toplamda duvarların toplam TP'si 6 kW'dır.
Adım #2 - pencere ve kapıların TP'sinin hesaplanması
Pencereler doğu ve batı duvarlarında yer aldığından hesaplandığında katsayı l=1,05 olarak alınır. Tüm yapıların yapısının aynı olduğu ve R=0,7 olduğu bilinmektedir.
Yukarıda verilen alan değerlerini kullanarak şunu elde ederiz:
Qtamam = 9.24 × (21 +29) × 1.05 × 0.7 = 340
R=0,36 ve S=2,2 kapıları için TP'lerini belirleriz:
Qdv = 2.2 × (21 +29) × 1.05 × 0.36 = 42
Bunun sonucunda pencerelerden 340 W, kapılardan ise 42 W ısı çıkıyor.
Adım #3 - Zemin ve tavanın TP'sinin belirlenmesi
Açıkçası tavan ve zemin alanı aynı olacaktır ve şu şekilde hesaplanır:
Spol = Sptl = 6 × 8 = 48
Yapısını dikkate alarak zeminin toplam ısıl direncini hesaplayalım.
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
Zemin sıcaklığının t olduğunu bilmeknar=+5 ve l=1 katsayısını hesaba katarak katın Q'sunu hesaplıyoruz:
Qpol = 48 × (21 — 5) × 1 × 3.4 = 2611
Toparlarsak, yerden ısı kaybının yaklaşık 3 kW olduğunu görüyoruz.
Tavan R'nin ısıl direncini belirleyelimptl ve onun sorusu:
- 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
Tavandan ve zeminden neredeyse 6 kW'ın geçtiği sonucu çıkıyor.
Adım #4 - havalandırma TP'sinin hesaplanması
Odadaki havalandırma aşağıdaki formül kullanılarak düzenlenir ve hesaplanır:
Qv = 0,28 × LN × pvnt × c × (tvnt -Tnar)
Teknik özelliklere bağlı olarak spesifik ısı transferi saatte 3 metreküptür, yani:
LN = 3 × 48 = 144.
Yoğunluğu hesaplamak için aşağıdaki formülü kullanırız:
Pvnt = 353/(273+tvnt).
Tahmini oda sıcaklığı +21 derecedir.
Bilinen değerleri değiştirerek şunu elde ederiz:
Pvnt = 353/(273+21) = 1.2
Elde edilen sayıları yukarıdaki formülde yerine koyalım:
Qv = 0.28 × 144 × 1.2 × 1.005 × (21 — 29) = 2431
Havalandırma için TP dikkate alındığında binanın toplam Q'su şöyle olacaktır:
Q = 7000 + 6000 + 3000 = 16000.
kW'a dönüştürdüğümüzde toplam 16 kW ısı kaybı elde ederiz.
SVO hesaplamanın özellikleri
TP göstergesini bulduktan sonra hidrolik hesaplamaya (bundan sonra GR olarak anılacaktır) geçerler.
Buna dayanarak, aşağıdaki göstergeler hakkında bilgi elde edilir:
- basınç düşüşleri sırasında belirli miktarda soğutucuyu geçebilecek boruların optimum çapı;
- belirli bir alanda soğutma sıvısı akışı;
- suyun hareket hızı;
- direnç değeri.
Hesaplamalara başlamadan önce, hesaplamaları basitleştirmek için, tüm elemanlarının birbirine paralel olarak yerleştirildiği sistemin mekansal bir diyagramını çizin.
Su ısıtma hesaplamalarının ana aşamalarını ele alalım.
Ana sirkülasyon halkasının GR'si
GR hesaplama yöntemi, sıcaklık farklarının tüm yükselticilerde ve branşmanlarda aynı olduğu varsayımına dayanmaktadır.
Hesaplama algoritması aşağıdaki gibidir:
- Gösterilen şemada ısı kaybı dikkate alınarak ısıtma cihazlarına ve yükselticilere etki eden termal yükler uygulanmıştır.
- Diyagrama dayanarak ana sirkülasyon halkası (bundan sonra MCC olarak anılacaktır) seçilir. Bu halkanın özelliği, halkanın birim uzunluğu başına sirkülasyon basıncının en düşük değeri almasıdır.
- FCC, sabit ısı tüketimine sahip bölümlere ayrılmıştır. Her bölüm için sayıyı, termal yükü, çapı ve uzunluğu belirtin.
Tek borulu tipte dikey bir sistemde, ana sirkülasyon devresi olarak, çıkmaz veya suyun şebeke boyunca ilgili hareketi sırasında en yüklü yükselticinin içinden geçtiği halka alınır.Sirkülasyon halkalarının tek borulu sisteme bağlanması ve ana halkanın seçilmesi hakkında daha detaylı konuştuk. bir sonraki makalede. Netlik sağlamak için belirli bir örnek kullanarak hesaplamaların sırasına özellikle dikkat ettik.
Yatay tek borulu tip bir sistemde ana sirkülasyon devresi en düşük sirkülasyon basıncına ve halkanın birim uzunluğuna sahip olmalıdır. olan sistemler için doğal dolaşım durum benzer.
Tek borulu tipte dikey bir sistemin yükselticileri geliştirilirken, birleşik bileşenleri içeren akış geçişli, akış ayarlı yükselticiler tek bir devre olarak kabul edilir. Kapanış bölümleri olan yükselticiler için, her bir alet ünitesinin boru hattındaki suyun dağılımı dikkate alınarak ayırma gerçekleştirilir.
Belirli bir alandaki su tüketimi aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:
Gkont = (3,6 × Qkont × β1 × β2)/((TR -T0) × c)
İfadede alfabetik karakterler aşağıdaki anlamları alır:
- Qkont - devrenin termal yükü;
- β1, β2 - odadaki ısı transferini dikkate alan ek tablo katsayıları;
- C - suyun ısı kapasitesi 4.187'ye eşit;
- TR — besleme hattındaki su sıcaklığı;
- T0 — dönüş hattındaki su sıcaklığı.
Suyun çapını ve miktarını belirledikten sonra, hareketinin hızını ve spesifik direnç R'nin değerini bulmak gerekir. Tüm hesaplamalar en uygun şekilde özel programlar kullanılarak gerçekleştirilir.
GR ikincil sirkülasyon halkası
Ana halkanın GR'sinden sonra, en yakın yükselticiler aracılığıyla oluşturulan küçük sirkülasyon halkasındaki basınç, basınç kayıplarının çıkmaz devrede %15'ten fazla ve kapalı devrede %5'ten fazla farklılık gösteremeyeceği dikkate alınarak belirlenir. bir geçiş devresi.
Basınç kaybını ilişkilendirmek mümkün değilse, çapı yazılım yöntemleri kullanılarak hesaplanan bir gaz kelebeği rondelası takın.
Radyatör akülerinin hesaplanması
Yukarıdaki ev planına dönelim. Yapılan hesaplamalarla termal dengenin korunması için 16 kW enerjiye ihtiyaç duyulacağı ortaya çıktı. Söz konusu evde farklı amaçlara yönelik 6 oda bulunuyor: oturma odası, banyo, mutfak, yatak odası, koridor ve giriş holü.
Yapının boyutlarına bağlı olarak V hacmini hesaplayabilirsiniz:
V=6×8×2,5=120 m3
Daha sonra m başına termal güç miktarını bulmanız gerekir.3. Bunu yapmak için Q'nun bulunan hacme bölünmesi gerekir, yani:
P=16000/120=133 W/m23
Daha sonra, bir oda için ne kadar ısıtma gücünün gerekli olduğunu belirlemeniz gerekir. Diyagramda her odanın alanı zaten hesaplanmıştır.
Hacmi belirleyelim:
- banyo – 4.19×2.5=10.47;
- oturma odası – 13.83×2.5=34.58;
- mutfak – 9.43×2.5=23.58;
- yatak odası – 10.33×2.5=25.83;
- koridor – 4.10×2.5=10.25;
- koridor – 5.8×2.5=14.5.
Hesaplamalarda, örneğin koridor gibi ısıtma radyatörlerinin bulunmadığı odaları da dikkate almak gerekir.
Odanın hacmini R endeksi ile çarparak her oda için gerekli ısı miktarını belirleyelim.
Gerekli gücü alalım:
- banyo için — 10,47×133=1392 W;
- oturma odası için — 34,58×133=4599 W;
- mutfak için — 23,58×133=3136 W;
- yatak odası için — 25,83×133=3435 W;
- koridor için — 10,25×133=1363 W;
- koridor için — 14,5×133=1889 W.
Radyatör pillerini hesaplamaya başlayalım. Yüksekliği 60 cm, 70 sıcaklıkta gücü 150 W olan alüminyum radyatörler kullanacağız.
Gerekli sayıda radyatör pilini hesaplayalım:
- banyo — 1392/150=10;
- oturma odası — 4599/150=31;
- mutfak — 3136/150=21;
- yatak odası — 3435/150=23;
- koridor — 1889/150=13.
Toplam gerekli: 10+31+21+23+13=98 radyatör aküsü.
Web sitemizde ayrıca bir ısıtma sisteminin termal hesaplamalarını yapma prosedürünü, radyatörlerin ve ısıtma borularının gücünün adım adım hesaplamalarını ayrıntılı olarak incelediğimiz başka makalelerimiz de var. Sisteminiz ısıtmalı zeminlere ihtiyaç duyuyorsa, ek hesaplamalar yapmanız gerekecektir.
Tüm bu konuları aşağıdaki makalelerimizde daha ayrıntılı olarak ele alıyoruz:
- Bir ısıtma sisteminin termal hesaplaması: sistemdeki yükün doğru şekilde nasıl hesaplanacağı
- Isıtma radyatörlerinin hesaplanması: gerekli pil sayısı ve gücünün nasıl hesaplanacağı
- Boru hacminin hesaplanması: hesaplama ilkeleri ve litre ve metreküp cinsinden hesaplama yapma kuralları
- Örnek olarak su sistemi kullanılarak ısıtmalı zemin nasıl hesaplanır
- Isıtmalı zeminler için boruların hesaplanması: boru çeşitleri, yöntemler ve döşeme adımı + akış hızının hesaplanması
Konuyla ilgili sonuçlar ve faydalı video
Videoda Valtec programı kullanılarak gerçekleştirilen su ısıtmanın hesaplanmasına ilişkin bir örnek görebilirsiniz:
Hidrolik hesaplamalar, yüksek hesaplama doğruluğunu garanti eden ve tasarımın tüm nüanslarını dikkate alan özel programlar kullanılarak en iyi şekilde gerçekleştirilir..
Soğutucu olarak su kullanan ısıtma sistemlerinin hesaplanmasında uzman mısınız ve makalemizi faydalı formüllerle desteklemek ve mesleki sırları paylaşmak mı istiyorsunuz?
Veya belki ek hesaplamalara odaklanmak veya hesaplamalarımızdaki yanlışlıklara dikkat çekmek istiyorsunuz? Lütfen yorumlarınızı ve önerilerinizi makalenin altındaki bloğa yazınız.
Dürüst olmak gerekirse kendi ısıtmamı yaparken hesaplamalarla pek uğraşmadım. Benim için tüm bu formüller Mısır uygulamasıdır. Bu mühendisler, tahminciler ve hepsi için. Elbette bu yaklaşım, ısıtmanın tüm nüanslarını doğru bir şekilde hesaplamanıza ve hesaba katmanıza olanak sağlayacaktır.
Sistemi birkaç yıl daha, tabiri caizse rastgele cilaladım. Salonda radyatörler için kanatlar ekledim ama mutfakta tam tersine azalttım, hava sıcaktı. Bu olasılığı öngördüm ve bağlanırken dikkate aldım.
Gerçek şu ki, sistemin yeterince çalışması için işi bitirmek her zaman mümkün olmuyor. Hesaplamaları kendiniz yapma isteği yoktur - uzmanlara güvenebilirsiniz.