Bir ısıtma sisteminin termal hesaplaması: sistemdeki yükün doğru şekilde nasıl hesaplanacağı

Bir ısıtma sisteminin tasarımı ve termal hesaplaması, ev ısıtmasını düzenlerken zorunlu bir aşamadır.Hesaplamalı faaliyetlerin ana görevi, kazan ve radyatör sisteminin optimal parametrelerini belirlemektir.

Katılıyorum, ilk bakışta termal mühendislik hesaplamalarını yalnızca bir mühendis gerçekleştirebilir gibi görünebilir. Ancak her şey o kadar karmaşık değil. Eylem algoritmasını bilerek gerekli hesaplamaları bağımsız olarak gerçekleştirebileceksiniz.

Makalede hesaplama prosedürü ayrıntılı olarak açıklanmakta ve gerekli tüm formüller sağlanmaktadır. Daha iyi anlaşılması için özel bir ev için bir termal hesaplama örneği hazırladık.

Isıtmanın termal hesaplaması: genel prosedür

Bir ısıtma sisteminin klasik termal hesaplaması, zorunlu adım adım standart hesaplama yöntemlerini içeren birleştirilmiş bir teknik belgedir.

Ancak ana parametrelerin bu hesaplamalarını incelemeden önce, ısıtma sisteminin konseptine karar vermeniz gerekir.

Isıtma sistemi, zorla besleme ve ısının odaya istemsiz olarak uzaklaştırılması ile karakterize edilir.

Bir ısıtma sistemini hesaplamanın ve tasarlamanın ana görevleri:

• ısı kayıplarını en güvenilir şekilde belirler;
• soğutucunun miktarını ve kullanım koşullarını belirlemek;
• üretim, hareket ve ısı transferi unsurlarını mümkün olduğunca doğru seçin.

Inşaat sırasında ısıtma sistemleri Öncelikle ısıtma sisteminin kullanılacağı oda/bina hakkında çeşitli verilerin toplanması gerekmektedir. Sistemin termal parametrelerini hesapladıktan sonra aritmetik işlemlerin sonuçlarını analiz edin.

Elde edilen verilere göre ısıtma sistemi bileşenleri seçilir, ardından satın alma, kurulum ve devreye alma işlemleri yapılır.

Isıtma, bir odada/binada onaylı bir sıcaklık rejiminin sağlanmasına yönelik çok bileşenli bir sistemdir.Modern bir konut binasının iletişim kompleksinin ayrı bir parçasıdır.

Bu termal hesaplama yönteminin, gelecekteki ısıtma sistemini özel olarak tanımlayan çok sayıda miktarın oldukça doğru bir şekilde hesaplanmasına olanak sağlaması dikkat çekicidir.

Termal hesaplama sonucunda aşağıdaki bilgiler elde edilecektir:

• ısı kaybı sayısı, kazan gücü;
• her oda için ayrı ayrı termal radyatörlerin sayısı ve tipi;
• boru hattının hidrolik özellikleri;
• hacim, soğutma sıvısı hızı, ısı pompası gücü.

Termal hesaplamalar teorik taslaklar değil, ısıtma sistemi bileşenlerini seçerken pratikte kullanılması önerilen doğru ve makul sonuçlardır.

Oda sıcaklığı koşulları için standartlar

Sistem parametrelerinin herhangi bir hesaplamasını yapmadan önce, en azından beklenen sonuçların sırasını bilmek ve ayrıca formüllerde değiştirilmesi veya bunlara göre yönlendirilmesi gereken bazı tablo değerlerinin standartlaştırılmış özelliklerine sahip olmak gerekir. .

Bu tür sabitlerle parametreleri hesaplayarak sistemin istenen dinamik veya sabit parametresinin güvenilirliğinden emin olabilirsiniz.

Çeşitli amaçlara yönelik tesisler için, konut ve konut dışı binalardaki sıcaklık koşullarına ilişkin referans standartlar bulunmaktadır. Bu standartlar GOST'larda yer almaktadır.

Bir ısıtma sistemi için bu küresel parametrelerden biri, mevsim ve çevre koşullarından bağımsız olarak sabit olması gereken oda sıcaklığıdır.

Hijyen standartları ve kurallarına göre yılın yaz ve kış dönemlerine göre sıcaklık farklılıkları bulunmaktadır.Klima sistemi yaz mevsiminde odanın sıcaklık rejiminden sorumludur; hesaplama prensibi ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. Bu makale.

Ancak kışın oda sıcaklığı ısıtma sistemi tarafından sağlanmaktadır. Bu nedenle kış mevsimi için sıcaklık aralıkları ve bunların sapma toleransları ile ilgileniyoruz.

Çoğu düzenleyici belge, bir kişinin odada rahatça kalmasını sağlayan aşağıdaki sıcaklık aralıklarını şart koşar.

100 m'ye kadar alana sahip konut dışı ofis binaları için²:

• 22-24°С — optimum hava sıcaklığı;
• 1°C - izin verilen dalgalanma.

100 m'den fazla alana sahip ofis binaları için² sıcaklık 21-23°C'dir. Konut dışı endüstriyel tesisler için sıcaklık aralıkları, odanın amacına ve belirlenmiş iş güvenliği standartlarına bağlı olarak büyük ölçüde farklılık gösterir.

Her insanın kendine ait rahat bir oda sıcaklığı vardır. Bazı insanlar odanın çok sıcak olmasını sever, bazıları ise oda serin olduğunda kendilerini rahat hissederler; her şey oldukça kişiseldir

Konut tesislerine gelince: apartmanlar, özel evler, siteler vb. sakinlerin isteklerine göre ayarlanabilen belirli sıcaklık aralıkları vardır.

Ve yine de, bir dairenin ve evin belirli binaları için elimizde:

• 20-22°С - oturma odası, çocuk odası dahil, tolerans ±2°С -
• 19-21°С — mutfak, tuvalet, tolerans ±2°С;
• 24-26°C — banyo, duş, yüzme havuzu, tolerans ±1°С;
• 16-18°С — koridorlar, koridorlar, merdivenler, depo odaları, tolerans +3°С

Odadaki sıcaklığı etkileyen ve ısıtma sistemini hesaplarken odaklanmanız gereken birkaç temel parametrenin daha bulunduğunu unutmamak önemlidir: nem (% 40-60), havadaki oksijen ve karbondioksit konsantrasyonu ( 250:1), hava hareket hızı kütlesi (0,13-0,25 m/s), vb.

Evde ısı kaybının hesaplanması

Termodinamiğin ikinci yasasına (okul fiziği) göre, daha az ısıtılan mini veya makro nesnelere kendiliğinden enerji aktarımı yoktur. Bu yasanın özel bir durumu, iki termodinamik sistem arasında sıcaklık dengesi yaratmaya çalışmaktır.

Örneğin birinci sistem sıcaklığı -20°C olan bir ortam, ikinci sistem ise iç sıcaklığı +20°C olan bir binadır. Yukarıdaki yasaya göre bu iki sistem enerji alışverişi yoluyla denge kurmaya çalışacaktır. Bu, ikinci sistemdeki ısı kayıpları ve birinci sistemdeki soğutma sayesinde gerçekleşecektir.

Ortam sıcaklığının özel evin bulunduğu enleme bağlı olduğunu kesinlikle söyleyebiliriz. Sıcaklık farkı da binadan kaçan ısı miktarını etkiler (+)

Isı kaybı, bazı nesnelerden (ev, apartman dairesi) istemsiz ısı (enerji) salınımı anlamına gelir. Sıradan bir apartman dairesi için bu süreç, özel bir eve kıyasla o kadar "farkedilemez" çünkü daire binanın içinde ve diğer dairelere "bitişik" durumda.

Özel bir evde ısı, dış duvarlardan, zeminden, çatıdan, pencerelerden ve kapılardan bir dereceye kadar kaçar.

En olumsuz hava koşullarındaki ısı kaybı miktarları ve bu koşulların özellikleri bilinerek, ısıtma sisteminin gücünün yüksek doğrulukla hesaplanması mümkündür.

Böylece binadan ısı kaçağının hacmi aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:

S=S_zemin+Soru_duvar+Soru_pencere+Soru_çatı+Soru_kapı+…+S_Ben, Nerede

Qi - Homojen tipte bir bina kabuğundan kaynaklanan ısı kaybının hacmi.

Formülün her bir bileşeni aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:

Q=S*∆T/R, Nerede

• Q – ısı kaçağı, V;
• S – belirli bir yapı tipinin alanı, m2 M;
• ∆T – ortam ve iç hava sıcaklıkları arasındaki fark, °C;
• R – belirli bir yapı tipinin ısıl direnci, m²*°C/W.

Yardımcı tablolardan gerçek mevcut malzemeler için termal direncin tam değerinin alınması tavsiye edilir.

Ek olarak termal direnç aşağıdaki ilişki kullanılarak elde edilebilir:

R=d/k, Nerede

• R – termal direnç, (m²*K)/W;
• k – malzemenin ısıl iletkenlik katsayısı, W/(m²*İLE);
• D – bu malzemenin kalınlığı, m.

Nemli çatı yapısına sahip eski evlerde, binanın üst kısmından yani çatı ve çatı katından ısı sızıntıları meydana gelir. Faaliyetlerin yürütülmesi tavan izolasyonu veya çatı katının ısı yalıtımı bu problemi çöz.

Tavan arasını ve çatıyı yalıtırsanız, evin genel ısı kaybı önemli ölçüde azaltılabilir.

Yapılardaki çatlaklar, havalandırma sistemleri, mutfak davlumbazları ve açılan pencere ve kapılardan dolayı evde ısı kaybının başka türleri de vardır. Ancak toplam ana ısı sızıntısı sayısının% 5'inden fazlasını oluşturmadıkları için hacimlerini dikkate almanın bir anlamı yok.

Kazan gücünün belirlenmesi

Ortam ile evin içindeki sıcaklık arasındaki sıcaklık farkını korumak için, özel bir evin her odasında istenen sıcaklığı koruyan otonom bir ısıtma sistemi gereklidir.

Isıtma sistemi farklı kazan türleri: sıvı veya katı yakıt, elektrik veya gaz.

Kazan, ısıtma sisteminin ısı üreten merkezi ünitesidir. Kazanın ana özelliği gücü, yani birim zaman başına ısı miktarının dönüşüm oranıdır.

Isıtma yükünü hesapladıktan sonra kazanın gerekli nominal gücünü elde ederiz.

Sıradan bir çok odalı daire için, kazan gücü alan ve spesifik güç üzerinden hesaplanır:

R_Kazan=(S_bina*R_özel)/10, Nerede

• S_bina - ısıtılan odanın toplam alanı;
• R_özel - iklim koşullarına göre özgül güç.

Ancak bu formül, özel bir evde yeterli olan ısı kayıplarını hesaba katmamaktadır.

Bu parametreyi dikkate alan başka bir oran daha vardır:

R_Kazan=(S_kayıplar*S)/100, Nerede

• R_Kazan - kazan gücü;
• Q_kayıplar - ısı kaybı;
• S - ısıtmalı alan.

Kazanın tasarım gücünün arttırılması gerekmektedir. Kazanı banyo ve mutfak için suyu ısıtmak için kullanmayı planlıyorsanız rezerv gereklidir.

Özel evlerin çoğu ısıtma sisteminde, soğutucu kaynağının depolanacağı bir genleşme tankı kullanılması tavsiye edilir. Her özel evin sıcak su kaynağına ihtiyacı vardır

Kazan güç rezervini sağlamak için son formüle güvenlik faktörü K eklenmelidir:

R_Kazan=(S_kayıplar*S*K)/100, Nerede

İLE — 1,25'e eşit olacak, yani kazanın tasarım gücü% 25 artırılacak.

Böylece, kazanın gücü, binanın odalarındaki standart hava sıcaklığının korunmasını ve ayrıca evde ilk ve ek miktarda sıcak su bulundurulmasını mümkün kılar.

Radyatör seçiminin özellikleri

Bir odada ısı sağlamak için standart bileşenler radyatörler, paneller, yerden ısıtma sistemleri, konvektörler vb.'dir.Isıtma sisteminin en yaygın parçaları radyatörlerdir.

Termal radyatör, yüksek ısı dağılımına sahip bir alaşımdan yapılmış özel içi boş modüler tipte bir yapıdır. Çelik, alüminyum, dökme demir, seramik ve diğer alaşımlardan yapılmıştır. Bir ısıtma radyatörünün çalışma prensibi, enerjinin soğutucudan odanın boşluğuna “yapraklar” yoluyla yayılmasına indirgenir.

Devasa dökme demir pillerin yerini alüminyum ve bimetalik ısıtma radyatörü aldı. Üretiminin basitliği, yüksek ısı transferi, başarılı tasarımı ve tasarımı bu ürünü iç mekanlara ısı yaymak için popüler ve yaygın bir araç haline getirmiştir.

Birkaç yöntem var kalorifer radyatörü hesaplamaları odada. Aşağıdaki yöntemlerin listesi hesaplama doğruluğunun arttırılmasına göre sıralanmıştır.

Hesaplama seçenekleri:

1. Bölgeye göre. N=(S*100)/C, burada N bölüm sayısı, S odanın alanıdır (m²), C - radyatörün bir bölümünün ısı transferi (W, pasaporttan veya ürün sertifikasından alınmıştır), 100 W - 1 m'yi ısıtmak için gereken ısı akışı miktarı² (ampirik değer). Soru ortaya çıkıyor: Odanın tavanının yüksekliği nasıl dikkate alınır?
2. Hacimce. N=(S*H*41)/C, burada N, S, C benzerdir. H - oda yüksekliği, 41 W - 1 m'yi ısıtmak için gereken ısı akışı miktarı³ (ampirik değer).
3. Oranlara göre. N=(100*S*k1*k2*k3*k4*k5*k6*k7)/C, burada N, S, C ve 100 aynıdır. k1 - bir odanın çift camlı penceresindeki oda sayısı dikkate alındığında, k2 - duvarların ısı yalıtımı, k3 - pencere alanının oda alanına oranı, k4 - kışın en soğuk haftasında ortalama sıfırın altındaki sıcaklık, k5 - bir odanın dış duvarlarının sayısı (sokağa "uzanan"), k6 - yukarıdaki odanın tipi, k7 - tavan yüksekliği.

Bu, bölüm sayısını hesaplamak için en doğru seçenektir. Doğal olarak kesirli hesaplama sonuçları her zaman bir sonraki tam sayıya yuvarlanır.

Su temininin hidrolik hesaplanması

Elbette, ısıtma için ısı hesaplamanın "resmi", soğutucunun hacmi ve hızı gibi özellikler hesaplanmadan tamamlanamaz. Çoğu durumda soğutucu, sıvı veya gaz halindeki agrega halindeki sıradan sudur.

Isıtma sistemindeki tüm boşlukları toplayarak gerçek soğutucu hacminin hesaplanması önerilir. Tek devreli bir kazan kullanıldığında bu en iyi seçenektir. Isıtma sisteminde çift devreli kazanlar kullanıldığında, hijyenik ve diğer evsel amaçlar için sıcak su tüketiminin dikkate alınması gerekir.

Konut sakinlerine sıcak su sağlamak ve soğutucuyu ısıtmak için çift devreli bir kazan tarafından ısıtılan su hacminin hesaplanması, ısıtma devresinin iç hacmi ile kullanıcıların ısıtılmış su için gerçek ihtiyaçlarının toplanmasıyla yapılır.

Isıtma sistemindeki sıcak suyun hacmi aşağıdaki formülle hesaplanır:

W=k*P, Nerede

• W - soğutma sıvısının hacmi;
• P - ısıtma kazanı gücü;
• k - güç faktörü (güç birimi başına litre sayısı, 13,5'e eşit, aralık - 10-15 litre).

Sonuç olarak, son formül şöyle görünür:

G = 13,5*P

Soğutma sıvısı hızı, sistemdeki sıvı sirkülasyon hızını karakterize eden, bir ısıtma sisteminin son dinamik değerlendirmesidir.

Bu değer boru hattının tipini ve çapını değerlendirmeye yardımcı olur:

V=(0,86*P*μ)/∆T, Nerede

• P - kazan gücü;
• μ — kazan verimliliği;
• ∆T - Besleme suyu ile dönüş suyu arasındaki sıcaklık farkı.

Yukarıdaki yöntemleri kullanarak hidrolik hesaplamaGelecekteki ısıtma sisteminin “temelini” oluşturan gerçek parametreleri elde etmek mümkün olacaktır.

Termal hesaplama örneği

Termal hesaplamaya örnek olarak, dört oturma odası, bir mutfak, bir banyo, bir "kış bahçesi" ve yardımcı odaları olan sıradan 1 katlı bir evimiz var.

Temel monolitik betonarme döşemeden (20 cm), dış duvarlar sıvalı betondan (25 cm), çatı ahşap kirişlerden, çatı metal kiremit ve mineral yünden (10 cm) yapılmıştır.

Hesaplamalar için gerekli evin başlangıç ​​parametrelerini belirleyelim.

Bina boyutları:

• zemin yüksekliği - 3 m;
• binanın önünde ve arkasında küçük pencere 1470*1420 mm;
• geniş cephe penceresi 2080*1420 mm;
• giriş kapıları 2000*900 mm;
• arka kapılar (terasa çıkış) 2000*1400 (700+700) mm.

Binanın toplam genişliği 9,5 m'dir.², uzunluk 16 m². Sadece oturma odaları (4 adet), banyo ve mutfak ısıtılacaktır.

Duvarlardaki ısı kaybını doğru bir şekilde hesaplamak için, tüm pencere ve kapıların alanını dış duvarların alanından çıkarmanız gerekir - bu, kendi termal direncine sahip tamamen farklı bir malzeme türüdür.

Homojen malzemelerin alanlarını hesaplayarak başlıyoruz:

• taban alanı - 152 m²;
• çatı alanı - 180 m² çatı katının yüksekliğinin 1,3 m ve aşık genişliğinin 4 m olduğu dikkate alındığında;
• pencere alanı - 3*1,47*1,42+2,08*1,42=9,22 m²;
• kapı alanı - 2*0,9+2*2*1,4=7,4 m².

Dış duvarların alanı 51*3-9,22-7,4=136,38 m2 olacaktır.².

Her malzeme için ısı kaybını hesaplamaya geçelim:

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

Ve ayrıca Q_duvar 136,38*40*0,25/0,3=4546'ya eşdeğerdir. Tüm ısı kayıplarının toplamı 19628,4 W olacaktır.

Sonuç olarak kazan gücünü hesaplıyoruz: P_Kazan=S_kayıplar*S_{ısıtma_odaları}*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.

Odalardan biri için radyatör bölüm sayısını hesaplayacağız. Diğerleri için hesaplamalar benzerdir. Örneğin bir köşe odası (diyagramın sol alt köşesinde) 10,4 m2 alana sahiptir.

Bu, 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 anlamına gelir.

Bu oda, 180 W ısı çıkışına sahip 9 bölümlü ısıtma radyatörüne ihtiyaç duyar.

Sistemdeki soğutma sıvısı miktarını hesaplamaya geçelim - W=13,5*P=13,5*21=283,5 l. Bu, soğutma sıvısı hızının şu şekilde olacağı anlamına gelir: V=(0,86*P*μ)/∆T=(0,86*21000*0,9)/20=812,7 l.

Sonuç olarak, sistemdeki tüm soğutma sıvısı hacminin tam devri saatte 2,87 defaya eşdeğer olacaktır.

Termal hesaplamalarla ilgili çeşitli makaleler, ısıtma sistemi elemanlarının kesin parametrelerini belirlemenize yardımcı olacaktır:

1. Özel bir evin ısıtma sisteminin hesaplanması: kurallar ve hesaplama örnekleri
2. Bir binanın ısı mühendisliği hesaplaması: hesaplamaları gerçekleştirmek için özellikler ve formüller + pratik örnekler

Konuyla ilgili sonuçlar ve faydalı video

Özel bir ev için ısıtma sisteminin basit bir hesaplaması aşağıdaki incelemede sunulmaktadır:

Bir binanın ısı kaybını hesaplamak için tüm incelikler ve genel kabul görmüş yöntemler aşağıda gösterilmiştir:

Tipik bir özel evde ısı sızıntısını hesaplamak için başka bir seçenek:

Bu video, bir evi ısıtmak için enerji taşıyıcılarının dolaşımının özelliklerini açıklamaktadır:

Bir ısıtma sisteminin termal hesaplaması doğası gereği bireyseldir ve yetkin ve dikkatli bir şekilde yapılmalıdır. Hesaplamalar ne kadar doğru yapılırsa, kır evi sahiplerinin işletme sırasında fazla ödeme yapması o kadar az olur.

Bir ısıtma sisteminin termal hesaplamalarını yapma deneyiminiz var mı? Veya konuyla ilgili hala sorularınız mı var? Lütfen görüşlerinizi paylaşın ve yorum bırakın. Geri bildirim bloğu aşağıda yer almaktadır.