Hydraulisk beregning av et varmesystem ved hjelp av et spesifikt eksempel

Oppvarming basert på varmtvannssirkulasjon er det vanligste alternativet for å arrangere et privat hjem.For kompetent utvikling av systemet er det nødvendig å ha foreløpige analyseresultater, den såkalte hydrauliske beregningen av varmesystemet, som kobler trykket i alle deler av nettverket med diameteren til rørene.

Den presenterte artikkelen beskriver i detalj beregningsmetodikken. For bedre å forstå algoritmen til handlinger, så vi på beregningsprosedyren ved å bruke et spesifikt eksempel.

Ved å følge den beskrevne sekvensen vil det være mulig å bestemme den optimale diameteren til rørledningen, antall varmeenheter, kjelekraft og andre systemparametere som er nødvendige for å arrangere en effektiv individuell varmeforsyning.

Konsept for hydraulisk beregning

Den avgjørende faktoren i den teknologiske utviklingen av varmesystemer har vært de vanlige energibesparelsene. Ønsket om å spare penger tvinger oss til å ta en mer forsiktig tilnærming til design, valg av materialer, installasjonsmetoder og drift av oppvarming til hjemmet.

Derfor, hvis du bestemmer deg for å lage et unikt og først og fremst økonomisk varmesystem for leiligheten eller huset, anbefaler vi at du gjør deg kjent med reglene for beregning og design.

Før du definerer den hydrauliske beregningen av systemet, må du klart og tydelig forstå at det individuelle varmesystemet til en leilighet eller et hus er konvensjonelt plassert en størrelsesorden høyere i forhold til sentralvarmesystemet til en stor bygning.

Et personlig varmesystem er basert på en fundamentalt annerledes tilnærming til begrepene varme og energiressurser.

Essensen av hydraulisk beregning er at kjølevæskestrømningshastigheten ikke er satt på forhånd med en betydelig tilnærming til virkelige parametere, men bestemmes ved å koble rørledningsdiametre med trykkparametere i alle ringene i systemet

Det er nok å utføre en triviell sammenligning av disse systemene i henhold til følgende parametere.

1. Sentralvarmesystemet (fyrrom-hus-leilighet) er basert på standard typer energibærere - kull, gass. I et autonomt system kan du bruke nesten alle stoffer som har høy spesifikk forbrenningsvarme, eller en kombinasjon av flere flytende, faste eller granulære materialer.
2. DSP er bygget på vanlige elementer: metallrør, "klønete" batterier, stengeventiler. Et individuelt varmesystem lar deg kombinere en rekke elementer: flerseksjonsradiatorer med god varmeoverføring, høyteknologiske termostater, forskjellige typer rør (PVC og kobber), kraner, plugger, armaturer og selvfølgelig våre egne mer økonomiske kjeler, sirkulasjonspumper.
3. Hvis du går inn i leiligheten til et typisk panelhus bygget for 20-40 år siden, ser vi at varmesystemet kommer ned til tilstedeværelsen av et 7-seksjonsbatteri under vinduet i hvert rom i leiligheten pluss et vertikalt rør gjennom hele huset (stigerør), som du kan "kommunisere" med naboer over/under. Et autonomt varmesystem (AHS) lar deg bygge et system av enhver kompleksitet, med tanke på de individuelle ønskene til leilighetsbeboere.
4. I motsetning til en DSP, tar et separat varmesystem hensyn til en ganske imponerende liste over parametere som påvirker overføring, energiforbruk og varmetap. Omgivelsestemperaturforhold, nødvendig temperaturområde i rommene, areal og volum av rommet, antall vinduer og dører, formål med rommene osv.

Dermed er den hydrauliske beregningen av varmesystemet (HRSO) et betinget sett med beregnede egenskaper til varmesystemet, som gir omfattende informasjon om slike parametere som rørdiameter, antall radiatorer og ventiler.

Denne typen radiator ble installert i de fleste panelhus i det post-sovjetiske rommet. Besparelser på materialer og mangel på designideer er åpenbare

GRSO lar deg velge en vannringpumpe (varmekjele) riktig for transport av varmt vann til de siste elementene i varmesystemet (radiatorer) og, som et endelig resultat, ha det mest balanserte systemet, som direkte påvirker økonomiske investeringer i oppvarming av hjemmet .

En annen type varmeradiator for DSP. Dette er et mer allsidig produkt som kan ha et hvilket som helst antall ribber. På denne måten kan du øke eller redusere varmevekslingsarealet

Sekvens av beregningstrinn

Når vi snakker om beregningen av varmesystemet, merker vi at denne prosedyren er den mest kontroversielle og viktige med tanke på design.

Før du utfører beregningen, må du utføre en foreløpig analyse av det fremtidige systemet, for eksempel:

• etablere en termisk balanse i alle og spesifikt hvert rom i leiligheten;
• godkjenne termostater, ventiler og trykkregulatorer;
• velg radiatorer, varmevekslerflater, varmeoverføringspaneler;
• bestemme områder av systemet med maksimal og minimum kjølevæskestrøm.

I tillegg er det nødvendig å bestemme den generelle ordningen for transport av kjølevæsken: full og liten krets, enkeltrørsystem eller to-rørs hovedledning.

Som et resultat av den hydrauliske beregningen får vi flere viktige egenskaper ved det hydrauliske systemet, som gir svar på følgende spørsmål:

• hva skal være kraften til varmekilden;
• hva er strømningshastigheten og hastigheten til kjølevæsken;
• hva er den nødvendige diameteren til hovedvarmerørledningen;
• hva er mulige tap av varme og massen til selve kjølevæsken.

Et annet viktig aspekt ved hydraulisk beregning er prosedyren for å balansere (koble) alle deler (grener) av systemet under ekstreme termiske forhold ved hjelp av kontrollenheter.

Det finnes flere hovedtyper av varmeprodukter: støpejern og aluminium flerseksjon, stålpanel, bimetall radiatorer og covektorer. Men de vanligste er flerseksjonsradiatorer i aluminium

Designsonen til rørledningens hovedledning er en seksjon med konstant diameter på selve hovedledningen, samt en konstant strøm av varmt vann, som bestemmes av formelen for varmebalansen til rom. Listen over designsoner starter fra pumpen eller varmekilden.

Eksempel på startbetingelser

For en mer spesifikk forklaring av alle detaljene i den hydrauliske beregningen, la oss ta et spesifikt eksempel på et vanlig boareal. Vi har en klassisk 2-roms leilighet i panelhus med et samlet areal på 65,54 m2.²som inkluderer to rom, kjøkken, separat toalett og bad, dobbel korridor, dobbel balkong.

Etter idriftsettelse fikk vi følgende informasjon angående klargjøring av leiligheten.Den beskrevne leiligheten inkluderer vegger laget av monolittiske armerte betongkonstruksjoner behandlet med sparkel og primer, profilvinduer med to-kammerglass, pressede innerdører, keramiske fliser på baderomsgulvet.

Et typisk 9-etasjes panelhus med fire innganger. Det er 3 leiligheter i hver etasje: en 2-roms og to 3-roms. Leiligheten ligger i femte etasje

I tillegg er det presenterte huset allerede utstyrt med kobberledninger, fordelere og et separat panel, en gasskomfyr, et badekar, en servant, et toalett, en oppvarmet håndklestativ og en vask.

Og viktigst av alt, stuer, bad og kjøkken har allerede varmeradiatorer i aluminium. Spørsmålet om rørene og kjelen er fortsatt åpent.

Hvordan data samles inn

Den hydrauliske beregningen av systemet er for det meste basert på beregninger knyttet til beregningen av oppvarming basert på rommets areal.

Derfor er det nødvendig å ha følgende informasjon:

• området til hvert enkelt rom;
• dimensjoner på vindu- og dørkoblinger (innvendige dører har praktisk talt ingen effekt på varmetapet);
• klimatiske forhold, trekk ved regionen.

Vi vil gå ut fra følgende data. Fellesromsareal - 18,83 m², soverom - 14,86 m², kjøkken - 10,46 m², balkong - 7,83 m² (sum), korridor - 9,72 m² (beløp), bad - 3,60 m², toalett - 1,5 m². Inngangsdører - 2,20 m², vindusutstilling av fellesrommet - 8,1 m², soveromsvindu - 1,96 m², kjøkkenvindu - 1,96 m².

Høyden på leilighetsveggene er 2 meter 70 cm Ytterveggene er utført i klasse B7 betong pluss innvendig puss, 300 mm tykk. Innvendige vegger og skillevegger - bærende 120 mm, ordinært - 80 mm. Gulvet og følgelig taket er laget av betonggulvplater i klasse B15, tykkelse 200 mm.

Utformingen av denne leiligheten gir muligheten til å lage én enkelt varmegren som går gjennom kjøkken, soverom og stue, som vil sikre en gjennomsnittstemperatur på 20-22⁰C i rommene (+)

Hva med miljøet? Leiligheten ligger i et hus som ligger midt i et mikrodistrikt i en liten by. Byen ligger i et visst lavland, høyden over havet er 130-150 m. Klimaet er moderat kontinentalt med kjølige vintre og ganske varme somre.

Gjennomsnittlig årlig temperatur er +7,6°C. Gjennomsnittstemperaturen i januar er -6,6°C, i juli +18,7°C. Vind - 3,5 m/s, gjennomsnittlig luftfuktighet - 74%, nedbør 569 mm.

Ved å analysere de klimatiske forholdene i regionen, bør det bemerkes at vi har å gjøre med et bredt spekter av temperaturer, som igjen påvirker det spesielle kravet for justering av varmesystemet til leiligheten.

Varmegeneratorkraft

En av hovedkomponentene i varmesystemet er kjelen: elektrisk, gass, kombinert - det spiller ingen rolle på dette stadiet. Fordi hovedkarakteristikken er viktig for oss - kraft, det vil si mengden energi per tidsenhet som skal brukes på oppvarming.

Kraften til selve kjelen bestemmes av formelen nedenfor:

Wboiler = (Sroom*Wshare) / 10,

Hvor:

• Splace - summen av arealene til alle rom som krever oppvarming;
• Wdel - spesifikk kraft som tar hensyn til de klimatiske forholdene på stedet (det er derfor det var nødvendig å kjenne klimaet i regionen).

Vanligvis har vi følgende data for forskjellige klimasoner:

• nordlige regioner — 1,5 — 2 kW/m²;
• sentral sone — 1 — 1,5 kW/m²;
• sørlige regioner — 0,6 — 1 kW/m².

Disse tallene er ganske vilkårlige, men gir likevel et klart numerisk svar angående miljøets påvirkning på leilighetens varmesystem.

Dette kartet viser klimasoner med ulike temperaturregimer. Plasseringen av huset i forhold til sonen bestemmer hvor mye energi som må brukes på å varme opp en kvadratmeter kWatt energi (+)

Mengden av leilighetsarealet som må varmes opp er lik det totale arealet av leiligheten og er lik, det vil si 65,54-1,80-6,03 = 57,71 m2 (minus balkongen). Den spesifikke kjeleeffekten for den sentrale regionen med kalde vintre er 1,4 kW/m2. Således, i vårt eksempel, tilsvarer den beregnede effekten til varmekjelen 8,08 kW.

Dynamiske parametere for kjølevæsken

Vi går videre til neste trinn av beregninger - analyse av kjølevæskeforbruk. I de fleste tilfeller skiller varmesystemet til en leilighet seg fra andre systemer - dette skyldes antall varmepaneler og lengden på rørledningen. Trykk brukes som en ekstra "drivkraft" for strømning vertikalt gjennom systemet.

I private en- og fleretasjes bygninger, gamle panelblokker, benyttes høytrykksvarmeanlegg som gjør det mulig å transportere det varmeavgivende stoffet til alle deler av det forgrenede, flerringede varmesystemet og heve vann til hele høyden (opp til 14. etasje) av bygget.

Tvert imot, en vanlig 2- eller 3-roms leilighet med autonom oppvarming har ikke et slikt utvalg av ringer og grener av systemet; det inkluderer ikke mer enn tre kretser.

Dette betyr at kjølevæsken transporteres ved hjelp av den naturlige prosessen med vannstrøm. Men du kan også bruke sirkulasjonspumper, oppvarming leveres av gass/el-kjele.

Vi anbefaler å bruke sirkulasjonspumpe for oppvarming av rom større enn 100 m². Pumpen kan installeres enten før eller etter kjelen, men vanligvis er den installert på "retur"-siden - lavere væsketemperatur, mindre luftighet, lengre pumpelevetid

Spesialister innen design og installasjon av varmesystemer definerer to hovedtilnærminger når det gjelder beregning av kjølevæskevolumet:

1. I henhold til den faktiske kapasiteten til systemet. Uten unntak summeres alle volumer av hulrom der strømmen av varmt vann vil strømme: summen av individuelle seksjoner av rør, seksjoner av radiatorer, etc. Men dette er et ganske arbeidskrevende alternativ.
2. I henhold til kjelekraft. Her er ekspertenes meninger svært forskjellige, noen sier 10, andre 15 liter per enhet kjelekraft.

Fra et pragmatisk synspunkt må du ta hensyn til at varmesystemet sannsynligvis ikke bare vil levere varmt vann til rommet, men også varme vann til badekar/dusj, servant, vask og tørketrommel, og kanskje for en hydromassasje eller boblebad. Dette alternativet er enklere.

Derfor anbefaler vi i dette tilfellet å stille inn 13,5 liter per kraftenhet. Ved å multiplisere dette tallet med kjeleeffekten (8,08 kW) får vi det estimerte volumet vannmasse - 109,08 liter.

Den beregnede kjølevæskehastigheten i systemet er nettopp parameteren som lar deg velge en viss rørdiameter for varmesystemet.

Det beregnes ved hjelp av følgende formel:

V = (0,86*W*k)/t-til,

Hvor:

• W — kjelekraft;
• t — temperaturen på det tilførte vannet;
• til — vanntemperatur i returkretsen;
• k — kjelevirkningsgrad (0,95 for en gasskjele).

Ved å erstatte de beregnede dataene i formelen har vi: (0,86 * 8080 * 0,95)/80-60 = 6601,36/20 = 330 kg/t.På en time beveger det seg altså 330 liter kjølevæske (vann) gjennom systemet, og systemkapasiteten er på ca. 110 liter.

Bestemmelse av rørdiameter

For til slutt å bestemme diameteren og tykkelsen på varmerørene, gjenstår det å diskutere spørsmålet om varmetap.

Maksimal varmemengde forlater rommet gjennom veggene - opptil 40%, gjennom vinduer - 15%, gulv - 10%, alt annet gjennom taket/taket. Leiligheten er preget av tap hovedsakelig gjennom vinduer og balkongmoduler

Det er flere typer varmetap i oppvarmede rom:

1. Trykktap i rørstrømmen. Denne parameteren er direkte proporsjonal med produktet av det spesifikke friksjonstapet inne i røret (levert av produsenten) og den totale lengden på røret. Men gitt dagens oppgave, kan slike tap ignoreres.
2. Trykktap ved lokale rørmotstander — varmekostnader ved beslag og innvendig utstyr. Men gitt forholdene til problemet, et lite antall monteringsbøy og antall radiatorer, kan slike tap neglisjeres.
3. Varmetap basert på leilighetens beliggenhet. Det er en annen type termisk kostnad, men den er mer relatert til plasseringen av rommet i forhold til resten av bygningen. For en vanlig leilighet, som ligger midt i huset og ligger i tilknytning til andre leiligheter til venstre/høyre/øverst/bunn, er varmetapene gjennom sidevegger, tak og gulv nesten lik “0”.

Du kan kun ta hensyn til tap gjennom den fremre delen av leiligheten - balkongen og det sentrale vinduet i fellesrommet. Men dette problemet kan løses ved å legge til 2-3 seksjoner til hver av radiatorene.

Rørdiameteren velges i henhold til kjølevæskens strømningshastighet og sirkulasjonshastigheten i varmeledningen

Ved å analysere informasjonen ovenfor, er det verdt å merke seg at for den beregnede hastigheten til varmt vann i varmesystemet, er tabellhastigheten for bevegelse av vannpartikler i forhold til rørveggen i horisontal posisjon kjent for å være 0,3-0,7 m/s.

For å hjelpe mesteren presenterer vi den såkalte sjekklisten for å utføre beregninger for en typisk hydraulisk beregning av et varmesystem:

• datainnsamling og beregning av kjelekraft;
• kjølevæskevolum og hastighet;
• varmetap og rørdiameter.

Noen ganger, når du gjør beregninger, kan du få en rørdiameter som er stor nok til å dekke det beregnede volumet av kjølevæske. Dette problemet kan løses ved å øke kjelens fortrengning eller legge til en ekstra ekspansjonstank.

På nettstedet vårt er det en blokk med artikler viet til beregning av varmesystemet, vi anbefaler at du leser:

1. Termisk beregning av et varmesystem: hvordan beregne belastningen på systemet riktig
2. Beregning av vannoppvarming: formler, regler, eksempler på gjennomføring
3. Termisk ingeniørberegning av en bygning: spesifikasjoner og formler for å utføre beregninger + praktiske eksempler

Konklusjoner og nyttig video om temaet

Egenskaper, fordeler og ulemper ved naturlige og tvungne sirkulasjonssystemer for kjølevæske for varmesystemer:

Ved å oppsummere de hydrauliske beregningene var resultatet spesifikke fysiske egenskaper ved det fremtidige varmesystemet.

Naturligvis er dette et forenklet beregningsskjema som gir omtrentlige data om hydrauliske beregninger for varmesystemet til en typisk to-roms leilighet.

Prøver du å gjøre en hydraulisk beregning av varmesystemet ditt selv? Eller kanskje du ikke er enig i materialet som presenteres? Vi venter på dine kommentarer og spørsmål - tilbakemeldingsblokken finner du nedenfor.