Vee soojendamise arvutamine: valemid, reeglid, rakendamise näited

Vee kasutamine jahutusvedelikuna küttesüsteemis on üks populaarsemaid võimalusi oma kodu külmal aastaajal soojuse tagamiseks.Peate lihtsalt süsteemi õigesti kavandama ja seejärel installima. Vastasel juhul on kütmine ebaefektiivne kõrge kütusekulu juures, mis, näete, on tänaste energiahindade juures äärmiselt ebahuvitav.

Vee soojendamist (edaspidi WHE) pole võimalik iseseisvalt arvutada ilma spetsiaalseid programme kasutamata, kuna arvutustes kasutatakse keerulisi avaldisi, mille väärtusi ei saa tavapärase kalkulaatoriga määrata. Selles artiklis analüüsime üksikasjalikult arvutuste tegemise algoritmi, esitame kasutatud valemid ja arvestame konkreetse näite abil arvutuste edenemist.

Täiendame esitatud materjali tabelitega väärtuste ja võrdlusnäitajatega, mis on vajalikud arvutuste tegemiseks, temaatiliste fotode ja videoga, mis näitab programmi abil arvutuste selget näidet.

Elamukonstruktsiooni soojusbilansi arvutamine

Küttepaigaldise rakendamiseks, kus ringlevaks aineks on vesi, on vaja esmalt teha täpsus hüdraulilised arvutused.

Iga küttetüübi süsteemi väljatöötamisel ja juurutamisel on vaja teada soojusbilanssi (edaspidi TB).Teades soojusvõimsust ruumi temperatuuri hoidmiseks, saate valida õiged seadmed ja jaotada selle koormuse õigesti.

Talvel on ruumis teatud soojakadud (edaspidi HL). Suurem osa energiast väljub läbi ümbritsevate elementide ja ventilatsiooniavade. Väikesed kulud tekivad infiltratsiooni, objektide kütmise jms eest.

TP sõltuvad kihtidest, mis moodustavad ümbritsevad konstruktsioonid (edaspidi OK). Kaasaegsed ehitusmaterjalid, eriti isolatsioonimaterjalid, on madalad soojusjuhtivuse koefitsient (edaspidi CT), mille tõttu kaob nende kaudu vähem soojust. Sama pindalaga, kuid erineva OK konstruktsiooniga majade puhul on küttekulud erinevad.

Lisaks TP määramisele on oluline arvutada ka kodu TB. Indikaator ei võta arvesse mitte ainult ruumist väljuvat energiahulka, vaid ka võimsust, mis on vajalik teatud temperatuuritasemete hoidmiseks majas.

Kõige täpsemad tulemused annavad ehitajatele välja töötatud spetsiaalsed programmid. Tänu neile on võimalik arvestada rohkem TP-d mõjutavaid tegureid.

Suurim soojushulk väljub ruumist läbi seinte, põranda, katuse, kõige vähem - läbi uste, aknaavade

Suure täpsusega saate arvutada kodu TP valemite abil.

Maja kütte kogukulud arvutatakse võrrandi abil:

Q = Q_Okei +Q_v,

Kus K_Okei - OK kaudu ruumist väljuv soojushulk; K_v — soojusventilatsiooni kulud.

Ventilatsioonikaod võetakse arvesse juhul, kui ruumi sisenev õhk on madalama temperatuuriga.

Arvutustes võetakse tavaliselt OK-sid arvesse ühe küljega tänava poole. Need on välisseinad, põrand, katus, uksed ja aknad.

Üldine TP Q_Okei võrdne iga OK TP summaga, see tähendab:

K_Okei = ∑Q_St +∑Q_ok +∑Q_dv +∑Q_ptl +∑Q_pl,

Kus:

• K_St — seinte TP väärtus;
• K_ok — TP aknad;
• K_dv — TP uksed;
  
• K_ptl — lagi TP;
  
• K_pl — TP korrus.

Kui põrandal või lael on kogu ala ulatuses erinev struktuur, arvutatakse TP iga sektsiooni kohta eraldi.

Soojuskao arvutamine OK abil

Arvutuste tegemiseks vajate järgmist teavet:

• seinte struktuur, kasutatud materjalid, nende paksus, CT;
• välistemperatuur ülikülmal viiepäevasel linnatalvel;
• ala korras;
• orientatsioon OK;
• soovitatav temperatuur kodus talvel.

TC arvutamiseks peate leidma kogu soojustakistuse R_Okei. Selleks peate välja selgitama soojustakistuse R₁, R₂, R₃, …, R_n iga kiht on korras.

R-tegur_n arvutatakse valemiga:

Rn = B/k,

Valemis: B — kihi paksus on OK, mm, k — iga kihi CT-skaneerimine.

Kogu R-i saab määrata järgmise avaldise abil:

R = ∑R_n

Uste ja akende tootjad märgivad R-koefitsiendi reeglina toote andmelehele, seega pole vaja seda eraldi arvutada.

Akende soojustakistust ei saa arvutada, kuna tehniline andmeleht sisaldab juba vajalikku teavet, mis lihtsustab soojustakistuse arvutamist

Üldvalem TP arvutamiseks läbi OK on järgmine:

K_Okei = ∑S × (t_vnt -t_nar) × R × l,

Väljendis:

• S — ala korras, m²;
• t_vnt - soovitud toatemperatuur;
• t_nar — välisõhu temperatuur;
• R — takistustegur, arvutatuna eraldi või võetud toote andmelehelt;
• l — selgitav koefitsient, mis võtab arvesse seinte orientatsiooni kardinaalsete suundade suhtes.

TB arvutamine võimaldab teil valida vajaliku võimsusega seadmed, mis välistavad soojuse puudujäägi või ülemäärase võimaluse. Soojusenergia puudujääk kompenseeritakse õhuvoolu suurendamisega läbi ventilatsiooni, ülejääk - täiendavate kütteseadmete paigaldamisega.

Ventilatsiooni soojuskulud

TP ventilatsiooni arvutamise üldvalem on järgmine:

K_v = 0,28 × L_n × lk_vnt × c × (t_vnt -t_nar),

Avaldises on muutujatel järgmine tähendus:

• L_n — sissetuleva õhu tarbimine;
• lk_vnt — õhu tihedus teatud temperatuuril ruumis;
• c — õhu soojusmahtuvus;
• t_vnt - temperatuur majas;
• t_nar - välisõhu temperatuur.

Kui hoonesse on paigaldatud ventilatsioon, siis parameeter L_n võetud seadme tehnilistest kirjeldustest. Kui ventilatsioon puudub, võetakse standardne spetsiifiline õhuvahetuskurss 3 m.³ kell üks.

Selle põhjal L_n arvutatakse valemiga:

L_n = 3 × S_pl,

Väljenduses S_pl - põrandapind.

2% kõigist soojuskadudest on tingitud infiltratsioonist, 18% ventilatsioonist. Kui ruum on varustatud ventilatsioonisüsteemiga, võetakse arvutustes arvesse TP läbi ventilatsiooni, kuid ei võeta arvesse infiltratsiooni

Järgmisena peate arvutama õhu tiheduse p_vnt antud toatemperatuuril t_vnt.

Seda saab teha järgmise valemi abil:

lk_vnt = 353/(273+t_vnt),

Erisoojusmaht c = 1,0005.

Kui ventilatsioon või infiltratsioon on organiseerimata või seintes on pragusid või auke, tuleks aukude kaudu TP arvutamine usaldada spetsiaalsetele programmidele.

Meie teises artiklis esitasime üksikasjalikud andmed soojustehnika arvutuse näide hooned konkreetsete näidete ja valemitega.

Näide soojusbilansi arvutamisest

Mõelge Sahhalini oblastis Okha linnas asuvale 2,5 m kõrgusele, 6 m laiusele ja 8 m pikkusele majale, kus ülikülmal 5-päevasel päeval langeb termomeeter -29 kraadini.

Mõõtmise tulemusena määrati mulla temperatuuriks +5. Soovitatav temperatuur konstruktsiooni sees on +21 kraadi.

Kõige mugavam viis majaskeemi joonistamiseks on paberil, mis näitab mitte ainult hoone pikkust, laiust ja kõrgust, vaid ka orientatsiooni põhipunktide suhtes, samuti akende ja uste asukohta ja mõõtmeid.

Kõnealuse maja seinad koosnevad:

• telliskivi paksus B=0,51 m, CT k=0,64;
• mineraalvill B=0,05 m, k=0,05;
• esikülg B=0,09 m, k=0,26.

K määramisel on parem kasutada tootja veebisaidil esitatud tabeleid või leida teavet toote andmelehelt.

Teades soojusjuhtivust, saate valida soojusisolatsiooni seisukohalt kõige tõhusamad materjalid. Ülaltoodud tabeli põhjal on ehituses kõige otstarbekam kasutada mineraalvillaplaate ja vahtpolüstürooli

Põrandakate koosneb järgmistest kihtidest:

• OSB plaadid B=0,1 m, k=0,13;
• mineraalvill B=0,05 m, k=0,047;
• tsemendist tasanduskihid B=0,05 m, k=0,58;
• vahtpolüstüreen B=0,06 m, k=0,043.

Majal puudub kelder ja põrand on kogu ala ulatuses ühesuguse konstruktsiooniga.

Lagi koosneb kihtidest:

• kipsplaadilehed B=0,025 m, k= 0,21;
• isolatsioon B=0,05 m, k=0,14;
• katusekate B=0,05 m, k=0,043.

Majal on ainult 6 kahekambrilist I-klaasi ja argooniga akent. Toote tehniliste andmete lehelt on teada, et R=0,7. Aknad on mõõtudega 1,1x1,4 m.

Uksed on mõõtmetega 1x2,2 m, R = 0,36.

Samm #1 - seina soojuskao arvutamine

Kogu ala seinad koosnevad kolmest kihist. Esiteks arvutame nende kogu soojustakistuse.

Miks kasutada valemit:

R = ∑R_n,

ja väljend:

R_n = B/k

Võttes arvesse esialgset teavet, saame:

R_St = 0.51/0.64 + 0.05/0.05 + 0.09/0.26 = 0.79 +1 + 0.35 = 2.14

Olles välja selgitanud R, võite hakata arvutama põhja-, lõuna-, ida- ja lääneseina TP-d.

Täiendavad koefitsiendid võtavad arvesse seinte asukoha iseärasusi kardinaalsete suundade suhtes. Tavaliselt tekib põhjapoolses osas külmal ajal “tuuleroos”, mille tulemusena on siinpoolne TP kõrgem kui teistel.

Arvutame põhjaseina pindala:

S_sev.sten = 8 × 2.5 = 20

Seejärel asendades valemiga K_Okei = ∑S × (t_vnt -t_nar) × R × l ja võttes arvesse, et l=1,1, saame:

K_sev.sten = 20 × (21 + 29) × 1.1 × 2.14 = 2354

Lõunaseina ala S_yuch.st = S_sev.st = 20.

Seinas ei ole sisseehitatud aknaid ega uksi, seetõttu saame koefitsienti l=1 arvesse võttes järgmise TP:

K_yuch.st = 20 × (21 +29) × 1 × 2.14 = 2140

Lääne- ja idaseina puhul on koefitsient l=1,05. Seetõttu leiate nende seinte kogupindala, st:

S_zap.st +S_vost.st = 2 × 2.5 × 6 = 30

Seintesse on ehitatud 6 akent ja üks uks. Arvutame akende ja S-uste kogupindala:

S_ok = 1.1 × 1.4 × 6 = 9.24

S_dv = 1 × 2.2 = 2.2

Määratleme S seinad, võtmata arvesse S aknaid ja uksi:

S_vost+zap = 30 — 9.24 — 2.2 = 18.56

Arvutame ida- ja lääneseinte kogu TP:

K_vost+zap =18.56 × (21 +29) × 2.14 × 1.05 = 2085

Pärast tulemuste saamist arvutame läbi seinte väljuva soojushulga:

Qst = Q_sev.st +Q_yuch.st + Q_vost+zap = 2140 + 2085 + 2354 = 6579

Kokku on seinte TP kokku 6 kW.

Samm #2 - akende ja uste TP arvutamine

Aknad paiknevad ida- ja lääneseinal, seega arvutamisel on koefitsient l=1,05. Teatavasti on kõikide struktuuride struktuur ühesugune ja R = 0,7.

Kasutades ülaltoodud pindala väärtusi, saame:

K_ok = 9.24 × (21 +29) × 1.05 × 0.7 = 340

Teades, et uste puhul R=0,36 ja S=2,2, määrame nende TP:

K_dv = 2.2 × (21 +29) × 1.05 × 0.36 = 42

Selle tulemusena tuleb akendest välja 340 W soojust, uste kaudu 42 W.

Samm #3 - põranda ja lae TP määramine

Ilmselt on lae ja põranda pindala sama ja arvutatakse järgmiselt:

S_pol = S_ptl = 6 × 8 = 48

Arvutame põranda kogu soojustakistuse, võttes arvesse selle struktuuri.

R_pol = 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

Teades, et maapinna temperatuur t_nar=+5 ja võttes arvesse koefitsienti l=1, arvutame põranda Q:

K_pol = 48 × (21 — 5) × 1 × 3.4 = 2611

Ümardades leiame, et põranda soojuskadu on umbes 3 kW.

TP arvutustes on vaja arvesse võtta soojusisolatsiooni mõjutavaid kihte, näiteks betoon, lauad, telliskivi, isolatsioon jne.

Määrame lae soojustakistuse R_ptl ja tema küsimus:

• R_ptl = 0.025/0.21 + 0.05/0.14 + 0.05/0.043 = 0.12 + 0.71 + 0.35 = 1.18
• K_ptl = 48 × (21 +29) × 1 × 1.18 = 2832

Sellest järeldub, et lae ja põranda läbib peaaegu 6 kW.

Samm #4 - ventilatsiooni TP arvutamine

Ruumi ventilatsioon korraldatakse ja arvutatakse järgmise valemi abil:

K_v = 0,28 × L_n × lk_vnt × c × (t_vnt -t_nar)

Tehniliste omaduste põhjal on erisoojusülekanne 3 kuupmeetrit tunnis, see tähendab:

L_n = 3 × 48 = 144.

Tiheduse arvutamiseks kasutame valemit:

lk_vnt = 353/(273+t_vnt).

Eeldatav toatemperatuur on +21 kraadi.

Ventilatsiooni TP-d ei arvutata, kui süsteem on varustatud õhkkütteseadmega

Asendades teadaolevad väärtused, saame:

lk_vnt = 353/(273+21) = 1.2

Asendame saadud arvud ülaltoodud valemiga:

K_v = 0.28 × 144 × 1.2 × 1.005 × (21  — 29) = 2431

Võttes arvesse ventilatsiooni TP-d, on hoone kogu Q:

Q = 7000 + 6000 + 3000 = 16000.

Teisendades kW-deks, saame soojuskadu kokku 16 kW.

SVO arvutamise omadused

Pärast TP indikaatori leidmist jätkavad nad hüdraulilist arvutust (edaspidi GR).

Selle põhjal saadakse teavet järgmiste näitajate kohta:

• torude optimaalne läbimõõt, mis rõhulanguse ajal suudab läbida teatud koguse jahutusvedelikku;
• jahutusvedeliku vool teatud piirkonnas;
• vee liikumise kiirus;
• takistuse väärtus.

Enne arvutuste alustamist joonistage arvutuste lihtsustamiseks süsteemi ruumiline diagramm, millel on kõik selle elemendid üksteisega paralleelselt paigutatud.

Diagramm näitab küttesüsteemi õhuliini juhtmestikuga, jahutusvedeliku liikumine on tupiktee

Vaatleme vee soojendamise arvutuste peamisi etappe.

Peamise tsirkulatsioonirõnga GR

GR arvutamise meetod põhineb eeldusel, et temperatuuride erinevused on kõikides tõusutorudes ja harudes ühesugused.

Arvutusalgoritm on järgmine:

1. Näidatud diagrammil rakendatakse soojuskadu arvesse võttes kütteseadmetele ja tõusutorudele mõjuvaid soojuskoormusi.
2. Skeemi alusel valitakse peamine tsirkulatsioonirõngas (edaspidi MCC). Selle rõnga eripära on see, et selles omandab tsirkulatsioonirõhk rõnga pikkuseühiku kohta madalaima väärtuse.
3. FCC on jagatud pideva soojustarbimisega sektsioonideks. Märkige iga sektsiooni arv, soojuskoormus, läbimõõt ja pikkus.

Ühetoru tüüpi vertikaalses süsteemis võetakse peamiseks tsirkulatsiooniahelaks rõngas, mille kaudu ummikus või sellega seotud vee liikumisel piki vooluvõrku läbib enim koormatud tõusutoru.Rääkisime üksikasjalikumalt tsirkulatsioonirõngaste ühendamisest ühetorusüsteemis ja peamise valikust järgmises artiklis. Erilist tähelepanu pöörasime arvutuste järjekorrale, kasutades selguse huvides konkreetset näidet.

Vertikaalsetes kahetorusüsteemides läbib peamine tsirkulatsioonivedelik läbi alumise kütteseadme, millel on maksimaalne koormus ummikseisu või sellega seotud vee liikumise ajal.

Horisontaalses ühetorusüsteemis peaks tsirkulatsiooni põhikontuuril olema madalaim tsirkulatsioonirõhk ja rõnga ühikupikkus. Süsteemidele, millel on looduslik ringlus olukord on sarnane.

Ühetorutüüpi vertikaalse süsteemi püstikute väljatöötamisel käsitletakse ühtseid komponente sisaldavaid läbivooluga reguleeritud tõusutorusid ühe ahelana. Sulgevate sektsioonidega püstikute puhul toimub eraldamine, võttes arvesse vee jaotust iga instrumendiüksuse torustikus.

Veetarbimine antud piirkonnas arvutatakse järgmise valemi abil:

G_konts = (3,6 × Q_konts × β₁ × β₂)/((t_r -t₀) × c)

Väljendis on tähestikulistel tähemärkidel järgmised tähendused:

• K_konts — ahela soojuskoormus;
• β_1, β₂ — täiendavad tabelikoefitsiendid, võttes arvesse soojusülekannet ruumis;
• c — vee soojusmahtuvus 4,187;
• t_r — vee temperatuur toitetorustikus;
• t₀ — vee temperatuur tagasivoolutorustikus.

Pärast vee läbimõõdu ja koguse kindlaksmääramist on vaja välja selgitada selle liikumise kiirus ja eritakistuse R väärtus. Kõik arvutused on kõige mugavam teha spetsiaalsete programmide abil.

GR sekundaarse tsirkulatsiooni rõngas

Pärast põhirõnga GR-i määratakse rõhk väikeses tsirkulatsioonirõngas, mis moodustub selle lähimate püstikute kaudu, võttes arvesse, et rõhukaod võivad erineda mitte rohkem kui 15% ummikahelas ja mitte rohkem kui 5% võrra. mööduv ringkond.

Kui rõhukadu pole võimalik korreleerida, paigaldage drosselseib, mille läbimõõt arvutatakse tarkvarameetodite abil.

Radiaatori patareide arvutamine

Tuleme tagasi ülaltoodud majaplaani juurde. Arvutustega selgus, et soojusbilansi säilitamiseks kulub 16 kW energiat. Kõnealuses majas on 6 erineva otstarbega tuba - elutuba, vannituba, köök, magamistuba, koridor, esik.

Konstruktsiooni mõõtmete põhjal saate arvutada mahu V:

V=6×8×2,5=120 m³

Järgmisena peate leidma soojusvõimsuse koguse m kohta³. Selleks tuleb Q jagada leitud mahuga, see tähendab:

P=16000/120=133 W/m³

Järgmisena peate määrama, kui palju küttevõimsust on vaja ühe ruumi jaoks. Diagrammil on iga ruumi pindala juba välja arvutatud.

Määrame helitugevuse:

• vannituba – 4.19×2.5=10.47;
• elutuba – 13.83×2.5=34.58;
• köök – 9.43×2.5=23.58;
• magamistuba – 10.33×2.5=25.83;
• koridoris – 4.10×2.5=10.25;
• esik – 5.8×2.5=14.5.

Arvutustes tuleb arvesse võtta ka ruume, kus pole kütteradiaatoreid, näiteks koridor.

Koridori köetakse passiivselt, sinna voolab soojust soojusõhu ringluse tõttu inimeste liikumisel, ukseavade kaudu jne.

Määrame iga ruumi jaoks vajaliku soojushulga, korrutades ruumi mahu R-indeksiga.

Saame vajaliku võimsuse:

• vannitoa jaoks — 10,47×133=1392 W;
• elutoa jaoks — 34,58×133=4599 W;
• köögi jaoks — 23,58×133=3136 W;
• magamistoa jaoks — 25,83×133=3435 W;
• koridori jaoks — 10,25×133=1363 W;
• koridori jaoks - 14,5 × 133 = 1889 W.

Alustame radiaatori patareide arvutamist. Kasutame alumiiniumradiaatoreid, mille kõrgus on 60 cm, võimsus temperatuuril 70 on 150 W.

Arvutame vajaliku arvu radiaatori patareisid:

• vannituba — 1392/150=10;
• elutuba — 4599/150=31;
• köök — 3136/150=21;
• magamistuba — 3435/150=23;
• esik — 1889/150=13.

Kokku vaja: 10+31+21+23+13=98 radiaatoriakut.

Meie veebisaidil on ka teisi artikleid, milles uurisime üksikasjalikult küttesüsteemi soojusarvutuste tegemise korda, radiaatorite ja küttetorude võimsuse samm-sammult arvutamist. Ja kui teie süsteem nõuab soojendusega põrandaid, peate tegema täiendavaid arvutusi.

Kõiki neid probleeme käsitletakse üksikasjalikumalt meie järgmistes artiklites:

• Küttesüsteemi soojusarvutus: kuidas õigesti arvutada süsteemi koormust
• Kütteradiaatorite arvutamine: kuidas arvutada akude vajalik arv ja võimsus
• Toru mahu arvutamine: arvutuste põhimõtted ja arvutuste tegemise reeglid liitrites ja kuupmeetrites
• Kuidas arvutada sooja põrandat, kasutades näitena veesüsteemi
• Soojendusega põrandate torude arvutamine: torude tüübid, meetodid ja paigaldusetapp + vooluhulga arvutamine

Järeldused ja kasulik video sellel teemal

Videol näete näidet vee soojendamise arvutamisest, mis viiakse läbi programmi Valtec abil:

Hüdraulilisi arvutusi on kõige parem teha spetsiaalsete programmide abil, mis tagavad arvutuste suure täpsuse ja võtavad arvesse kõiki disaini nüansse..

Kas olete spetsialiseerunud jahutusvedelikuna vett kasutavate küttesüsteemide arvutamisele ja soovite meie artiklit täiendada kasulike valemitega ja jagada ametisaladusi?

Või äkki soovite keskenduda täiendavatele arvutustele või juhtida tähelepanu meie arvutuste ebatäpsustele? Kirjutage oma kommentaarid ja soovitused artikli all olevasse plokki.