Càlcul de l'escalfament d'aigua: fórmules, normes, exemples d'execució

Estalvia i multiplica!

Així és com es pot formular el lema Pipeline en el desenvolupament i la implementació d'un programa de càlcul hidràulic de nova generació: un sistema universal fiable i modern d'aplicació massiva i un cost moderat. Què volem exactament preservar i què augmentar?

Cal conservar aquells avantatges del programa que s'hi han incorporat des del seu inici i desenvolupats durant la millora posterior:

• un model de càlcul precís, modern i provat subjacent al programa, que inclou una anàlisi detallada dels règims de flux i les resistències locals;
• alta velocitat de recompte, que permet a l'usuari calcular instantàniament diverses opcions per a l'esquema de càlcul;
• les possibilitats de càlcul de disseny incorporades al programa (selecció de diàmetres);
• la possibilitat de càlcul automàtic de les propietats termofísiques necessàries d'una àmplia gamma de productes transportats;
• senzillesa d'una interfície d'usuari intuïtiva;
• suficient versatilitat del programa, que permet utilitzar-lo no només per a canalitzacions tecnològiques, sinó també per a altres tipus de canonades;
• cost moderat del programa, que està dins del poder d'una àmplia gamma d'organitzacions i departaments de disseny.

Al mateix temps, pretenem augmentar radicalment les capacitats del programa i el nombre d'usuaris habituals eliminant les mancances i augmentant la seva funcionalitat en les següents àrees principals:

• Integració de programari i funcionalitat en tots els seus aspectes: d'un conjunt de programes especialitzats i poc integrats, s'hauria de passar a un programa d'estructura únic i modular per a càlculs hidràulics que proporcioni càlcul tèrmic, comptabilització de satèl·lits de calefacció i calefacció elèctrica, càlcul de canonades de secció arbitrària (incloent-hi gas). conductes), càlcul i selecció de bombes, altres equips, càlcul i selecció de dispositius de control;
• assegurant la integració del programari (inclosa la transferència de dades) amb altres programes de NTP "Truboprovod", principalment amb els programes "Aïllament", "Predvalve", STARS;
• integració amb diferents sistemes CAD gràfics, principalment destinats al disseny d'instal·lacions tecnològiques, així com canalitzacions subterrànies;
• Integració amb altres sistemes de càlcul tecnològic (principalment amb sistemes de modelització de processos tecnològics HYSYS, PRO/II i similars) mitjançant l'estàndard internacional CAPE OPEN (suport per a protocols Thermo i Unit).

Millorar la usabilitat de la interfície d'usuari. En particular:

• subministrament d'entrada gràfica i edició de l'esquema de càlcul;

representació gràfica dels resultats del càlcul (inclòs el piezòmetre).

Ampliació de les funcions del programa i la seva aplicabilitat per al càlcul de diferents tipus de canonades. Inclou:

• proporcionar càlcul de canonades de topologia arbitrària (inclosos sistemes d'anell), que permetran utilitzar el programa per calcular xarxes d'enginyeria externes;

proporcionant la capacitat d'establir i tenir en compte a l'hora de calcular les condicions ambientals que canvien al llarg d'una canonada estesa (paràmetres de sòl i de col·locació, aïllament tèrmic, etc.), cosa que permetrà utilitzar el programa de manera més àmplia per al càlcul principal. canonades;
implementació dels estàndards i mètodes de la indústria recomanats al programa càlcul hidràulic de gasoductes (SP 42-101-2003), xarxes de calefacció (SNiP 41-02-2003), oleoductes principals (RD 153-39.4-113-01), oleoductes de jaciments (RD 39-132-94), etc.
càlcul de cabals multifàsics, que és important per als gasoductes que uneixen jaciments de petroli i gas.
Ampliació de les funcions de disseny del programa, resolent sobre la seva base els problemes d'optimització dels paràmetres de sistemes de canonades complexos i l'elecció òptima dels equips.

Càlcul del sistema de calefacció d'aire - una tècnica senzilla

Dissenyar la calefacció d'aire no és una tasca fàcil. Per resoldre'l, cal esbrinar una sèrie de factors, la determinació independent dels quals pot ser difícil. Els especialistes de RSV poden fer per a vostè un projecte preliminar per a la calefacció d'aire d'una habitació basat en equips GREEERS de manera gratuïta.

Un sistema de calefacció d'aire, com qualsevol altre, no es pot crear a l'atzar. Per garantir l'estàndard mèdic de temperatura i aire fresc a l'habitació, cal un conjunt d'equips, l'elecció del qual es basa en un càlcul precís.Hi ha diversos mètodes per calcular l'escalfament de l'aire, de diferents graus de complexitat i precisió. Un problema habitual en els càlculs d'aquest tipus és que no es té en compte la influència dels efectes subtils, per als quals no sempre és possible preveure.

Per tant, fer un càlcul independent, no ser un especialista en el camp de la calefacció i la ventilació, està ple d'errors o errors de càlcul. Tanmateix, podeu triar el mètode més assequible en funció de l'elecció de la potència del sistema de calefacció.

Fórmula per determinar la pèrdua de calor:

Q=S*T/R

On:

• Q és la quantitat de pèrdua de calor (W)
• S - l'àrea de totes les estructures de l'edifici (locals)
• T és la diferència entre la temperatura interna i externa
• R - Resistència tèrmica de les estructures de tancament

Exemple:

L'edifici amb una superfície de 800 m2 (20 × 40 m), una alçada de 5 m, té 10 finestres de 1,5 × 2 m. Troba l'àrea de les estructures:
800 + 800 = 1600 m2 (superfície del terra i del sostre)
1,5 × 2 × 10 = 30 m2 (àrea de la finestra)
(20 + 40) × 2 × 5 = 600 m2 (àrea de la paret). Restem d'aquí l'àrea de les finestres, obtenim la zona "neta" de les parets 570 m2

A les taules de SNiP trobem la resistència tèrmica de parets, terres i terres de formigó i finestres. Podeu definir-ho vosaltres mateixos amb la fórmula:

On:

• R - resistència tèrmica
• D - gruix del material
• K - coeficient de conductivitat tèrmica

Per senzillesa, prendrem el gruix de les parets i el terra amb el sostre igual, igual a 20 cm, llavors la resistència tèrmica serà de 0,2 m / 1,3 = 0,15 (m2 * K) / W
Seleccionem la resistència tèrmica de les finestres de les taules: R \u003d 0,4 (m2 * K) / W
Prenem la diferència de temperatura com a 20 °С (20 °С a l'interior i 0 °С a l'exterior).

Llavors per les parets aconseguim

• 2150 m2 × 20°С / 0,15 = 286666=286 kW
• Per a finestres: 30 m2 × 20 ° C / 0,4 \u003d 1500 \u003d 1,5 kW.
• Pèrdua calorífica total: 286 + 1,5 = 297,5 kW.

Aquesta és la quantitat de pèrdua de calor que s'ha de compensar amb l'ajut de la calefacció d'aire amb una potència d'uns 300 kW.

Cal destacar que quan s'utilitza l'aïllament de sòls i parets, la pèrdua de calor es redueix almenys en un ordre de magnitud.

Càlculs generals

Cal determinar la capacitat de calefacció total perquè la potència de la caldera de calefacció sigui suficient per a una calefacció d'alta qualitat de totes les habitacions. Superar el volum admissible pot provocar un desgast més gran de l'escalfador, així com un consum d'energia important.

La quantitat necessària de medi de calefacció es calcula d'acord amb la fórmula següent: Volum total = V caldera + V radiadors + V tubs + V dipòsit d'expansió

Caldera

El càlcul de la potència de la unitat de calefacció us permet determinar l'indicador de capacitat de la caldera. Per fer-ho, n'hi ha prou de prendre com a base la relació amb la qual 1 kW d'energia tèrmica és suficient per escalfar de manera eficient 10 m2 d'espai habitable. Aquesta relació és vàlida en presència de sostres, l'alçada dels quals no supera els 3 metres.

Tan bon punt es coneix l'indicador de potència de la caldera, n'hi ha prou amb trobar una unitat adequada en una botiga especialitzada. Cada fabricant indica el volum de l'equip a les dades del passaport.

Per tant, si es realitza el càlcul de potència correcte, no hi haurà problemes per determinar el volum necessari.

Per determinar el volum suficient d'aigua a les canonades, cal calcular la secció transversal de la canonada segons la fórmula - S = π × R2, on:

• S - secció transversal;
• π és una constant constant igual a 3,14;
• R és el radi interior de les canonades.

Un cop calculat el valor de l'àrea de la secció transversal de les canonades, n'hi ha prou de multiplicar-lo per la longitud total de tota la canonada del sistema de calefacció.

Tanc d'expansió

És possible determinar quina capacitat ha de tenir el dipòsit d'expansió, tenint dades sobre el coeficient d'expansió tèrmica del refrigerant. Per a l'aigua, aquest indicador és de 0,034 quan s'escalfa a 85 °C.

En realitzar el càlcul, n'hi ha prou amb utilitzar la fórmula: V-tank \u003d (V syst × K) / D, on:

• V-tank - el volum necessari del tanc d'expansió;
• V-syst: el volum total de líquid a la resta d'elements del sistema de calefacció;
• K és el coeficient d'expansió;
• D - l'eficiència del dipòsit d'expansió (indicat a la documentació tècnica).

Actualment, hi ha una gran varietat de tipus individuals de radiadors per a sistemes de calefacció. A més de les diferències funcionals, totes tenen diferents alçades.

Per calcular el volum de fluid de treball als radiadors, primer cal calcular-ne el nombre. A continuació, multipliqueu aquesta quantitat pel volum d'una secció.

Podeu conèixer el volum d'un radiador mitjançant les dades de la fitxa tècnica del producte. En absència d'aquesta informació, podeu navegar segons els paràmetres mitjans:

• ferro colat - 1,5 litres per secció;
• bimetàl·lic - 0,2-0,3 l per secció;
• alumini - 0,4 l per secció.

L'exemple següent us ajudarà a entendre com calcular correctament el valor. Diguem que hi ha 5 radiadors d'alumini. Cada element de calefacció conté 6 seccions. Fem el càlcul: 5 × 6 × 0,4 \u003d 12 litres.

Com podeu veure, el càlcul de la capacitat de calefacció es redueix a calcular el valor total dels quatre elements anteriors.

No tothom pot determinar la capacitat necessària del fluid de treball del sistema amb precisió matemàtica.Per tant, no volent realitzar el càlcul, alguns usuaris actuen de la següent manera. Per començar, el sistema s'omple al voltant del 90%, després del qual es comprova el rendiment. A continuació, sagneu l'aire acumulat i continueu omplint.

Durant el funcionament del sistema de calefacció, es produeix una disminució natural del nivell del refrigerant com a resultat dels processos de convecció. En aquest cas, hi ha una pèrdua de potència i productivitat de la caldera. Això implica la necessitat d'un dipòsit de reserva amb un fluid de treball, des d'on es podrà controlar la pèrdua de refrigerant i, si cal, reposar-lo.

Estudi de viabilitat del projecte

elecció
una o altra solució de disseny -
la tasca sol ser multifactorial. En
En tots els casos, n'hi ha un gran nombre
possibles solucions al problema
tasques, ja que qualsevol sistema de TG i V
caracteritza un conjunt de variables
(un conjunt d'equips del sistema, diversos
els seus paràmetres, seccions de canonades,
els materials amb què estan fets
etc.).

AT
En aquesta secció, comparem 2 tipus de radiadors:
Rifar
Monolit
350 i Sira
RS
300.

A
determinar el cost del radiador,
Fem el seu càlcul tèrmic amb aquesta finalitat
especificació del nombre de trams. Càlcul
Radiador Rifar
Monolit
350 es dóna a l'apartat 5.2.

Classificació dels sistemes d'escalfament d'aigua

Depenent de la ubicació del lloc de generació de calor, els sistemes de calefacció d'aigua es divideixen en centralitzats i locals. De manera centralitzada, la calor es subministra, per exemple, a edificis d'apartaments, tot tipus d'institucions, empreses i altres objectes.

En aquest cas, la calor es genera a les centrals de cogeneració (centrals combinades de calor i electricitat) o calderes, i després es lliura als consumidors mitjançant canonades.

Els sistemes locals (autònoms) proporcionen calefacció, per exemple, les cases privades. Es produeix directament a les instal·lacions de subministrament de calor. Amb aquesta finalitat s'utilitzen forns o unitats especials que funcionen amb electricitat, gas natural, materials combustibles líquids o sòlids.

Depenent de la manera com s'assegura el moviment de les masses d'aigua, l'escalfament pot ser amb moviment forçat (bombeig) o natural (gravitatori) del refrigerant. Els sistemes amb circulació forçada poden ser amb esquemes d'anells i amb esquemes d'anells primari-secundaris.

Els diferents sistemes d'escalfament d'aigua es diferencien entre si pel tipus de cablejat i la forma en què es connecten els dispositius. Combina el seu tipus de refrigerant que transfereix calor als dispositius de calefacció (+)

D'acord amb la direcció del moviment de l'aigua a la xarxa dels tipus de subministrament i retorn, el subministrament de calor pot ser amb moviment de pas i sense sortida del refrigerant. En el primer cas, l'aigua es mou a la xarxa en una direcció, i en el segon, en diferents direccions.

En la direcció del moviment del refrigerant, els sistemes es divideixen en punt mort i comptador. En el primer, el flux d'aigua escalfada es dirigeix ​​en la direcció oposada a la direcció de l'aigua refredada. En els esquemes de pas, el moviment del refrigerant escalfat i refrigerat es produeix en la mateixa direcció (+)

Les canonades de calefacció es poden connectar a dispositius de calefacció en diferents esquemes. Si els escalfadors estan connectats en sèrie, aquest esquema s'anomena circuit d'un sol tub, si està en paral·lel, un circuit de dos tubs.

També hi ha un esquema bifilar, en el qual totes les primeres meitats dels dispositius es connecten primer en sèrie i després, per garantir la sortida inversa de l'aigua, les seves segones meitats.

La ubicació de les canonades que connecten els dispositius de calefacció va donar el nom al cablejat: distingeixen entre les seves varietats horitzontals i verticals. Segons el mètode de muntatge, es distingeixen les canonades col·lectores, en T i mixtes.

Els esquemes de sistemes de calefacció amb cablejat superior i inferior difereixen en la ubicació de la línia de subministrament. En el primer cas, la canonada d'alimentació es col·loca per sobre dels dispositius que reben el refrigerant escalfat, en el segon cas, la canonada es col·loca per sota de les bateries (+)

En aquells edificis residencials on no hi ha soterranis, però hi ha golfes, s'utilitzen sistemes de calefacció amb cablejat aeri. En ells, la línia de subministrament es troba per sobre dels aparells de calefacció.

Per als edificis amb un soterrani tècnic i un sostre pla, s'utilitza la calefacció amb un cablejat inferior, en què les línies de subministrament d'aigua i drenatge es troben a sota dels dispositius de calefacció.

També hi ha un cablejat amb una circulació "bolcada" del refrigerant. En aquest cas, la línia de retorn del subministrament de calor es troba a sota dels dispositius.

Segons el mètode de connexió de la línia de subministrament als dispositius de calefacció, els sistemes amb cablejat superior es divideixen en esquemes amb moviment bidireccional, unidireccional i bolcat del refrigerant.

Exemple de càlcul

Els factors de correcció en aquest cas seran iguals a:

• K1 (finestra de doble vidre de dues cambres) = 1,0;
• K2 (parets de fusta) = 1,25;
• K3 (àrea de vidre) = 1,1;
• K4 (a -25 °C -1,1, i a 30 °C) = 1,16;
• K5 (tres parets exteriors) = 1,22;
• K6 (un àtic càlid des de dalt) = 0,91;
• K7 (alçada de l'habitació) = 1,0.

Com a resultat, la càrrega de calor total serà igual a: En el cas que s'utilitzi un mètode de càlcul simplificat basat en el càlcul de la potència de calefacció segons la zona, el resultat seria completament diferent: Un exemple de càlcul de la potència tèrmica d'un sistema de calefacció en vídeo:

Càlcul de radiadors de calefacció per superfície

Càlcul ampliat

Si per 1 m². L'àrea requereix 100 W d'energia tèrmica, després una habitació de 20 m². hauria de rebre 2.000 watts. Un radiador típic de vuit seccions emet uns 150 watts de calor. Dividim 2.000 per 150, obtenim 13 seccions. Però aquest és un càlcul força ampliat de la càrrega tèrmica.

Càlcul precís

El càlcul exacte es realitza segons la fórmula següent: Qt = 100 W/m². × S(habitacions) m² × q1 × q2 × q3 × q4 × q5 × q6 × q7, on:

• q1 - tipus de vidre: ordinari = 1,27; doble = 1,0; triple = 0,85;
• q2 - aïllament de la paret: dèbil o absent = 1,27; paret distribuïda en 2 maons = 1,0, modern, alt = 0,85;
• q3 - la relació entre l'àrea total de les obertures de les finestres i la superfície del sòl: 40% = 1,2; 30% = 1,1; 20% - 0,9; 10% = 0,8;
• q4 - temperatura exterior mínima: -35 C = 1,5; -25 C \u003d 1,3; -20 C = 1,1; -15 C \u003d 0,9; -10 C = 0,7;
• q5 - el nombre de parets externes de l'habitació: les quatre = 1,4, tres = 1,3, la cantonada = 1,2, una = 1,2;
• q6 - tipus de sala de càlcul a sobre de la sala de càlcul: àtic fred = 1,0, àtic càlid = 0,9, habitació climatitzada residencial = 0,8;
• q7 - alçada del sostre: 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.

Elements de calefacció moderns

Avui dia és extremadament rar veure una casa en la qual la calefacció es du a terme exclusivament per fonts d'aire. Aquests inclouen dispositius de calefacció elèctrica: escalfadors de ventilador, radiadors, radiació ultraviolada, pistoles de calor, xemeneies elèctriques, estufes.El més racional és utilitzar-los com a elements auxiliars amb un sistema de calefacció principal estable. El motiu de la seva "minoria" és el cost força elevat de l'electricitat.

Els elements principals del sistema de calefacció

A l'hora de planificar qualsevol tipus de sistema de calefacció, és important saber que hi ha recomanacions generalment acceptades pel que fa a la densitat de potència de la caldera de calefacció utilitzada. En particular, per a les regions del nord del país és d'aproximadament 1,5 - 2,0 kW, al centre - 1,2 - 1,5 kW, al sud - 0,7 - 0,9 kW

En aquest cas, abans de calcular el sistema de calefacció, per calcular la potència òptima de la caldera, utilitzeu la fórmula:

W cat. = S*W/10.

El càlcul del sistema de calefacció dels edificis, és a dir, la potència de la caldera, és un pas important en la planificació de la creació d'un sistema de calefacció.

És important prestar especial atenció als paràmetres següents:

• la superfície total de totes les habitacions que es connectaran al sistema de calefacció - S;
• potència específica recomanada de la caldera (paràmetre en funció de la regió).

Suposem que cal calcular la capacitat del sistema de calefacció i la potència de la caldera per a una casa en què la superfície total del local que cal escalfar és S = 100 m2. Al mateix temps, prenem el poder específic recomanat per a les regions centrals del país i substituïm les dades a la fórmula. Obtenim:

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

Càlcul de la potència de la caldera de calefacció

La caldera com a part del sistema de calefacció està dissenyada per compensar la pèrdua de calor de l'edifici.I també, en el cas d'un sistema de doble circuit o quan la caldera està equipada amb una caldera de calefacció indirecta, per escalfar aigua per necessitats higièniques.

Una caldera d'un sol circuit només escalfa el refrigerant per al sistema de calefacció

Per determinar la potència de la caldera de calefacció, cal calcular el cost de l'energia tèrmica de la casa a través de les parets de la façana i per escalfar l'atmosfera d'aire reemplaçable de l'interior.

Es requereixen dades sobre pèrdues de calor en quilowatts-hora per dia; en el cas d'una casa convencional calculada com a exemple, aquestes són:

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

On: 271.512 - pèrdua de calor diària per parets exteriors; 45,76 - Pèrdua de calor diària per calefacció d'aire de subministrament.

En conseqüència, la potència de calefacció necessària de la caldera serà:

317.272 : 24 (hores) = 13,22 kW

Tanmateix, aquesta caldera estarà sota una càrrega constantment elevada, reduint la seva vida útil. I en dies especialment gelats, la capacitat de disseny de la caldera no serà suficient, ja que amb una gran diferència de temperatura entre l'habitació i les atmosferes exteriors, la pèrdua de calor de l'edifici augmentarà considerablement.

Per tant, no val la pena triar una caldera segons el càlcul mitjà del cost de l'energia tèrmica: és possible que no pugui fer front a les gelades severes.

Seria racional augmentar la potència requerida de l'equip de la caldera en un 20%:

13,22 0,2 ​​+ 13,22 = 15,86 kW

Per calcular la potència requerida del segon circuit de la caldera, que escalfa l'aigua per rentar plats, banyar-se, etc., cal dividir el consum mensual de calor de les pèrdues de calor del "clavament" pel nombre de dies en un mes i per 24 hores:

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

Segons els resultats dels càlculs, la potència òptima de la caldera per a una casa de camp d'exemple és de 15,86 kW per al circuit de calefacció i 0,68 kW per al circuit de calefacció.

Dades inicials per al càlcul

Inicialment, un curs de disseny i instal·lació ben planificat us estalviarà sorpreses i problemes desagradables en el futur.

Quan es calcula un sòl càlid, cal procedir a partir de les dades següents:

• material de paret i característiques del seu disseny;
• la mida de l'habitació en termes de;
• tipus d'acabat;
• dissenys de portes, finestres i la seva col·locació;
• disposició dels elements estructurals en el pla.

Per realitzar un disseny competent, cal tenir en compte el règim de temperatura establert i la possibilitat del seu ajust.

Per a un càlcul aproximat, s'assumeix que 1 m2 del sistema de calefacció ha de compensar les pèrdues de calor d'1 kW. Si el circuit de calefacció d'aigua s'utilitza com a complement al sistema principal, només ha de cobrir una part de la pèrdua de calor

Hi ha recomanacions sobre la temperatura a prop del terra, que garanteix una estada còmoda a les habitacions amb diferents finalitats:

• 29 °C - zona residencial;
• 33 ° C - bany, habitacions amb piscina i altres amb un alt índex d'humitat;
• 35°С - zones fredes (a les portes d'entrada, parets exteriors, etc.).

La superació d'aquests valors comporta un sobreescalfament tant del propi sistema com del recobriment d'acabat, seguit d'un dany inevitable al material.

Després dels càlculs preliminars, podeu triar la temperatura òptima del refrigerant segons els vostres sentiments personals, determinar la càrrega del circuit de calefacció i comprar equips de bombeig que facin front perfectament a estimular el moviment del refrigerant. Es selecciona amb un marge del 20% per al cabal de refrigerant.

Es necessita molt de temps per escalfar la regla amb una capacitat de més de 7 cm, per tant, en instal·lar sistemes d'aigua, intenten no superar el límit especificat. El recobriment més adequat per a terres d'aigua és la ceràmica de sòls; sota el parquet, a causa de la seva conductivitat tèrmica ultra baixa, no es col·loquen terres càlids.

En l'etapa de disseny, s'ha de decidir si la calefacció per terra radiant serà el principal proveïdor de calor o s'utilitzarà només com a complement a la branca de calefacció del radiador. D'això depèn la part de les pèrdues d'energia tèrmica que ha de compensar. Pot variar entre el 30% i el 60% amb variacions.

El temps d'escalfament del sòl d'aigua depèn del gruix dels elements inclosos a la regla. L'aigua com a portador de calor és molt eficaç, però el sistema en si és difícil d'instal·lar.