Výpočet ohřevu vody: vzorce, pravidla, příklady

Šetřete a zvyšujte!

Takto lze formulovat motto společnosti Pipeline při vývoji a implementaci nové generace softwaru pro hydraulické výpočty - spolehlivý moderní univerzální systém hromadného použití za rozumnou cenu. Co přesně chceme zachovat a posílit?

Chceme zachovat výhody programu, které do něj byly zabudovány od jeho vzniku a rozvíjeny během jeho následného zdokonalování:

• Přesný, aktuální a osvědčený výpočetní model, včetně podrobné analýzy režimů proudění a místních odporů, který je základem programu;
• Vysoká rychlost výpočtu, která uživateli umožňuje okamžitě vypočítat různé možnosti návrhu;
• V programu je zabudována možnost konstrukčních výpočtů (dimenzování průměrů);
• schopnost automaticky vypočítat požadované termofyzikální vlastnosti široké škály přepravovaných produktů;
• Jednoduché a intuitivní uživatelské rozhraní;
• Dostatečná univerzálnost programu, která umožňuje jeho použití nejen pro procesní potrubí, ale i pro jiné typy potrubí;
• Náklady na program jsou dostatečně mírné pro širokou škálu projektových organizací a oddělení.

Současně hodláme radikálně zvýšit možnosti programu a počet jeho pravidelných uživatelů odstraněním nedostatků a doplněním funkcí v následujících hlavních oblastech:

• Softwarová a funkční integrace ve všech aspektech: Soubor specializovaných a nedostatečně integrovaných programů by měl být nahrazen jednotným modulárním programem pro hydraulické výpočty, který by umožňoval tepelný výpočet, započítávání topných satelitů a elektrického vytápění, výpočet potrubí libovolného průřezu (včetně plynovodů), výpočet a výběr čerpadel a dalších zařízení, výpočet a výběr regulačních zařízení;
• zajištění integrace softwaru (včetně přenosu dat) s ostatními programy NTP "Pipeline", především s programy "Insulation", "Pre-Valve", STARS;
• integrace s různými grafickými programy CAD, určenými především pro projektování technologických zařízení, ale také pro podzemní potrubí;
• integrace s dalšími systémy technologického výpočtu (především se systémy simulace technologických procesů HYSYS, PRO/II a dalšími) pomocí mezinárodního standardu CAPE OPEN (podpora Thermo a Unit protokolů).

Vylepšená použitelnost uživatelského rozhraní. Zejména:

• Zajištění grafického zadávání a úprav výpočtového schématu;

grafická prezentace výsledků výpočtu (včetně piezometru).

Rozšíření funkcí programu a jeho použitelnost na pro výpočet různých typů potrubí. Včetně:

• Umožňuje výpočet potrubí s libovolnou topologií (včetně kruhových systémů), což umožní použití programu pro výpočet externích inženýrských sítí;

Možnost nastavit a zohlednit podmínky prostředí (parametry podloží a uložení, tepelná izolace atd.), které se mění v průběhu výpočtu dlouhého potrubí, což umožní použít program pro výpočet hlavních potrubí v širším měřítku;
Zavedení doporučených průmyslových norem a metod Program zavádí doporučené průmyslové normy a postupy pro hydraulický výpočet plynovodů. Použití doporučených oborových norem a postupů pro hydraulický výpočet plynovodů (SP 42-101-2003), teplárenských sítí (SNiP 41-02-2003), ropovodů (RD 153-39.4-113-01), ropovodů (RD 39-132-94) a dalších.
výpočet vícefázových toků, který je důležitý pro potrubí ropovodů a plynovodů.
Rozšíření návrhových funkcí programu, na jehož základě se řeší úlohy optimalizace parametrů složitých potrubních systémů a optimální volba zařízení.

Výpočet systému ohřevu vzduchu - jednoduchá metodika

Navrhnout systém ohřevu vzduchu není jednoduchý úkol. Je třeba vzít v úvahu řadu faktorů, které může být obtížné určit samostatně. Specialisté společnosti RSV vám mohou zdarma poskytnout předběžný návrh ohřevu vzduchu na základě zařízení GREERS.

Systém vytápění vzduchem, stejně jako jakýkoli jiný, nelze vytvořit náhodně. K zajištění lékařsky přijatelné teploty a čerstvého vzduchu v místnosti je zapotřebí soubor zařízení, jehož výběr je založen na přesném výpočtu. Pro výpočet ohřevu vzduchu existuje několik technik s různou mírou složitosti a přesnosti. Častým problémem tohoto typu výpočtu je nezohlednění vlivu jemných vlivů, které není vždy možné předvídat.

Proto je samostatný výpočet bez odborníka na vytápění a větrání zatížen chybami nebo chybnými výpočty. Přesto je možné zvolit cenově nejvýhodnější způsob na základě volby výkonu topného systému.

Vzorec pro stanovení tepelných ztrát:

Q=S*T/R

Kde:

• Q - tepelné ztráty (watty)
• S - plocha všech konstrukcí budovy (místností)
• T - rozdíl mezi vnitřní a vnější teplotou
• R - tepelný odpor obálky budovy.

Příklad:

Budova o rozloze 800 m2 (20×40 m), výška 5 m, 10 oken o rozměrech 1,5×2 m. Vypočítáme strukturální plochu:
800 + 800 = 1600 m2 (podlahová a stropní plocha)
1,5 × 2 × 10 = 30 m2 (plocha okna)
(20 + 40) × 2 × 5 = 600 m2 (plocha stěny). Pokud od tohoto údaje odečteme plochu oken, dostaneme čistou plochu stěny 570 m2.

Zjistěte tepelný odpor betonových stěn, podlahové desky, podlahy a oken v tabulkách SNiP. Lze ji stanovit nezávisle pomocí vzorce:

Kde:

• R - tepelný odpor
• D - tloušťka materiálu
• K - součinitel prostupu tepla

Pro zjednodušení budeme předpokládat, že tloušťka stěn, podlahy a stropu je stejná, tj. 20 cm. Pak bude tepelný odpor roven 0,2 m / 1,3 = 0,15 (m2*K)/W.
Tepelný odpor oken se vybere z tabulek: R = 0,4 (m2*K)/W
Teplotní rozdíl bude 20 °C (20 °C uvnitř a 0 °C venku).

Pro stěny pak máme

• 2150 m2 × 20 °C / 0,15 °C = 28666 = 286 kW
• Pro okna: 30 m2 × 20 °C / 0,4 = 1500=1,5 kW.
• Celkové tepelné ztráty: 286 + 1,5 = 297,5 kW.

To je množství tepelných ztrát, které je třeba kompenzovat ohřívačem vzduchu o výkonu přibližně 300 kW.

Je pozoruhodné, že použití izolace podlahy a stěn snižuje tepelné ztráty nejméně o jeden řád.

Obecné výpočty

Je třeba stanovit celkový topný výkon, aby bylo zajištěno, že výkon kotle bude dostatečný pro řádné vytápění všech místností. Překročení povoleného výkonu může vést ke zvýšenému opotřebení ohřívače a ke značné spotřebě energie.

Potřebný objem topného média se vypočítá podle následujícího vzorce: Celkový objem = V kotel + V radiátory + V potrubí + V expanzní nádoba

Kotel

Výkon kotle lze určit výpočtem výkonu topného zařízení. K tomu stačí použít poměr, že 1 kW topné energie stačí k účinnému vytápění 10 m2 obytné plochy. Tento poměr platí pouze do výšky stropu 3 metry.

Jakmile je znám výkon kotle, stačí najít vhodnou jednotku u specializovaného prodejce. Každý výrobce uvádí kapacitu v datovém listu.

Pokud je tedy kapacita vypočtena správně, nebude problém určit požadovaný objem.

Pro určení dostatečného objemu vody v potrubí je nutné vypočítat průřez potrubí podle vzorce - S = π × R2, kde:

• S - plocha průřezu;
• π - konstanta, rovná se 3,14;
• R - vnitřní poloměr trubek.

Po výpočtu plochy průřezu potrubí ji jednoduše vynásobte celkovou délkou potrubí topného systému.

Expanzní nádoba

Kapacitu expanzní nádoby lze určit na základě údajů o koeficientu tepelné roztažnosti teplonosného média. Voda má při zahřátí na 85 oC koeficient tepelné roztažnosti 0,034.

Při výpočtu stačí použít vzorec: V-nádrž = (systém V × K) / D, kde:

• V-nádrž je požadovaný objem expanzní nádoby;
• V-systém - celkový objem kapaliny ve zbytku topného systému;
• K - expanzní faktor;
• D - účinnost expanzní nádoby (uvedena v technické dokumentaci).

V současné době existuje široká škála jednotlivých typů radiátorů pro topné systémy. Kromě funkčních rozdílů se liší i výškou.

Chcete-li vypočítat objem pracovní kapaliny v chladičích, musíte nejprve vypočítat počet chladičů. Tuto částku pak vynásobte objemem jedné části.

Objem na radiátor zjistíte z údajů v technickém listu výrobku. Pokud takové informace nemáte, můžete se orientovat podle zprůměrovaných parametrů:

• litina - 1,5 l na sekci;
• Bimetal - 0,2-0,3 l na sekci;
• Hliník - 0,4 l na sekci.

Následující příklad vám pomůže pochopit, jak vypočítat správnou hodnotu. Předpokládejme, že je 5 radiátorů vyrobených z hliníku. Každé topné těleso obsahuje 6 sekcí. Vypočítejte: 5×6×0,4 = 12 л.

Jak vidíte, výpočet topného výkonu spočívá ve výpočtu součtu čtyř výše uvedených prvků.

Ne každý dokáže s matematickou přesností určit požadovanou kapacitu pracovní kapaliny v systému. Proto někteří uživatelé provádějí následující kroky, aniž by chtěli provádět výpočet. Nejprve se systém naplní přibližně na 90 % a poté se zkontroluje jeho správná funkce. Poté se nahromaděný vzduch vypustí a proces plnění pokračuje.

Během provozu topného systému dochází v důsledku konvekčních procesů k přirozenému poklesu hladiny topného média. To má za následek ztrátu výkonu kotle. Z toho vyplývá potřeba rezervní nádrže provozní kapaliny, ze které lze sledovat úbytek chladicí kapaliny a v případě potřeby ji doplnit.

Studie proveditelnosti projektu

Výběr
je obvykle vícefaktorová úloha.
je obvykle vícefaktorová úloha. Na adrese
Ve všech případech existuje velké množství
možná řešení daného úkolu
protože každá soustava TG a B
je charakterizován mnoha proměnnými.
(soubor systémového vybavení, jeho různé
parametry, průřezy trubek,
materiály, ze kterých jsou vyrobeny
atd.).

В
V této části porovnáme 2 typy radiátorů:
Rifar
Monolit
350 a Sira
RS .
300.

Na
k určení nákladů na radiátor,
Provedeme tepelný výpočet, abychom
počet sekcí. Výpočet
Radiátor Rifar
Monolit
350 chladičů je uveden v části 5.2.

Klasifikace systémů ohřevu vody

V závislosti na místě, kde se teplo vyrábí, se systémy ohřevu vody dělí na centrální a lokální. Dálkové vytápění se používá například k zásobování teplem bytových domů, nejrůznějších institucí, podniků a dalších objektů.

V tomto případě se teplo vyrábí v kogeneračních jednotkách (teplárnách) nebo kotlích a poté se dodává spotřebitelům prostřednictvím potrubí.

Lokální (autonomní) systémy dodávají teplo např. do soukromých domů. Vyrábí se přímo v samotných zařízeních na dodávku tepla. K tomuto účelu se používají pece nebo speciální zařízení poháněná elektřinou, zemním plynem, kapalnými nebo pevnými palivy.

V závislosti na způsobu pohybu vodních mas může být ohřev nucený (čerpadlo) nebo přirozený (gravitační) pohyb chladicí kapaliny. Systémy s nuceným oběhem mohou být s kruhovými okruhy a s primárně-sekundárními kruhovými okruhy.

Různé systémy ohřevu vody se liší způsobem zapojení a způsobem vzájemného propojení spotřebičů. Společným znakem je typ média pro přenos tepla do radiátorů (+).

Podle směru proudění vody v přívodním a zpětném potrubí může topná voda proudit buď průtokovým potrubím, nebo ve smyčce. V prvním případě se voda v síti pohybuje jedním směrem, zatímco v druhém případě se pohybuje různými směry.

V prvním případě voda proudí jedním směrem, zatímco ve druhém směru proudí různými směry. V prvním případě je proud ohřívané vody veden v opačném směru, než je směr ochlazované vody. Ve smyčkových systémech proudí ohřívaná a chlazená voda stejným směrem (+).

Topné trubky mohou být připojeny k radiátorům v různých okruzích. Pokud jsou radiátory zapojeny sériově, nazývají se jednotrubkové okruhy, pokud jsou zapojeny paralelně, nazývají se dvoutrubkové okruhy.

Existuje také bifilární systém, kde je první polovina spotřebičů zapojena sériově a druhá polovina spotřebičů je pak zapojena sériově, aby se zajistilo zpětné proudění.

Rozložení trubek, které spojují radiátory, je název rozvodného systému: rozlišuje se mezi horizontálním a vertikálním rozvodem. Existují sběrné trubky, odbočné trubky a smíšené trubky.

Topné systémy s horním a spodním rozdělovačem se liší polohou přívodního potrubí. V prvním případě je přívodní trubka položena nad spotřebiči, které z ní odebírají ohřívané médium, ve druhém případě je trubka položena pod bateriemi (+).

V obytných budovách bez sklepů, ale s podkrovím, se používají stropní rozvody vytápění. U nich je přívodní potrubí umístěno nad radiátory.

V budovách s technickým suterénem a plochou střechou se používá spodní rozvod otopné soustavy, v němž jsou přívodní a vratné vodovodní potrubí umístěny pod otopnými tělesy.

Existuje také "obrácená" cirkulace topného média. V tomto případě se zpětný tok nachází pod spotřebiči.

Z hlediska způsobu připojení průtoku k otopnému tělesu mohou být horní stropní systémy buď rozdělovací, jednostranné, nebo nakloněné.

Příklad výpočtu

Korekční faktor v tomto případě bude:

• K1 (dvojité zasklení) = 1,0;
• K2 (dřevěné stěny) = 1,25
• K3 (plocha zasklení) = 1,1;
• K4 (při -25 °C -1,1 a při 30 °C) = 1,16;
• K5 (tři vnější stěny) = 1,22
• K6 (teplé podkroví) = 0,91
• K7 (výška místnosti) = 1,0.

V důsledku toho se celková tepelná zátěž rovná: Pokud by byla použita zjednodušená metoda výpočtu založená na výpočtu topného výkonu podle podlahové plochy, výsledek by byl zcela jiný: Příklad výpočtu tepelného výkonu topného systému ve videu:

Výpočet na základě radiátorů na podlahovou plochu

Podrobný výpočet

Pokud je na metr čtvereční potřeba 100 wattů tepelné energie, měla by místnost o rozloze 20 metrů čtverečních získat 2 000 wattů. Typický osmidílný chladič generuje přibližně 150 wattů tepla. Když vydělíte 2 000 číslem 150, získáte 13 oddílů. Jedná se však o poměrně konzervativní výpočet tepelné zátěže.

Přesný výpočet

Přesný výpočet se provádí podle následujícího vzorce: Qt = 100 W/m2 × S(místnost)m2 × q1 × q2 × q3 × q4 × q5 × q6 × q7, kde:

• q1 - typ zasklení: konvenční = 1,27; dvojité zasklení = 1,0; trojité zasklení = 0,85;
• q2 - izolace stěn: slabá nebo chybějící = 1,27; 2-cihlová stěna = 1,0, moderní, vysoká = 0,85;
• q3 - poměr celkové plochy oken k podlahové ploše: 40% = 1,2; 30% = 1,1; 20% = 0,9; 10% = 0,8
• q4 - minimální venkovní teplota: -35 C = 1,5; -25 C = 1,3; -20 C = 1,1; -15 C = 0,9; -10 C = 0,7
• q5 - počet vnějších stěn v místnosti: všechny čtyři = 1,4, tři = 1,3, rohová místnost = 1,2, jedna = 1,2
• q6 - typ výpočtové místnosti nad výpočtovou místností: studené podkroví = 1,0, teplé podkroví = 0,9, obytná vytápěná místnost = 0,8
• q7 - výška stropu: 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.

Moderní topná tělesa

V dnešní době je velmi vzácné najít dům, který je vytápěn výhradně vzduchem. Patří mezi ně elektrická topidla: ventilátorová topidla, radiátory, UFO, tepelné pistole, elektrické krby a sporáky. Nejlepší je používat je jako pomocné prvky, když hlavní topný systém pracuje stabilně. Důvodem jejich "druhotného využití" je poměrně vysoká cena elektřiny.

Základní prvky topného systému

Při plánování jakéhokoli typu topného systému je důležité vědět, že existují obecně uznávaná doporučení týkající se hustoty výkonu použitého topného kotle. Konkrétně se jedná o přibližně 1,5-2,0 kW pro severní oblasti země, 1,2-1,5 kW pro střední oblasti a 0,7-0,9 kW pro jižní oblasti.

Před výpočtem topného systému byste měli použít vzorec pro výpočet optimálního výkonu kotle:

W kotel. = S*W / 10.

Výpočet topného systému budovy a výkonu kotle je důležitou fází plánování topného systému.

Je důležité věnovat zvláštní pozornost následujícím parametrům:

• celková podlahová plocha všech místností, které mají být napojeny na topný systém - S;
• Doporučený specifický výkon kotle (parametr v závislosti na regionu).

Předpokládejme, že je třeba vypočítat výkon topného systému a výkon kotle pro dům o celkové ploše vytápěných prostor S = 100 m2. Vezmeme doporučený měrný tepelný výkon pro centrální oblasti země a dosadíme údaje do vzorce. Získáme:

W kotel. = 100*1,2/10=12 kW.

Výpočet výkonu kotle

Kotel v topném systému je určen k vyrovnávání tepelných ztrát budovy. A také v případě dvouokruhového systému nebo při vybavení kotle kotlem pro nepřímý ohřev, pro ohřev vody pro hygienické potřeby.

Jednookruhový kotel ohřívá pouze topné médium pro topný systém.

Pro stanovení výkonu topného kotle je nutné vypočítat spotřebu tepelné energie domu přes fasádní stěny a pro ohřev vyměnitelné vzdušné atmosféry vnitřních místností.

Jsou požadovány údaje o tepelných ztrátách v kilowatthodinách za den - v případě podmíněného domu vypočteného jako příklad to je:

271 512 + 45,76 = 317 272 kWh,

Kde: 271,512 - denní tepelné ztráty z venkovních stěn; 45,76 - denní tepelné ztráty z ohřevu přiváděného vzduchu.

Podle toho bude požadovaný topný výkon kotle:

317.272 : 24 (hodin) = 13,22 kW

Takový kotel by však byl trvale vysoce zatěžován, což by snižovalo jeho životnost. A v obzvláště mrazivých dnech nebude vypočtený výkon kotle dostačující, protože vysoký teplotní rozdíl mezi místností a venkovní atmosférou prudce zvýší tepelné ztráty budovy.

Proto se nedoporučuje vybírat kotel na základě zprůměrovaného výpočtu nákladů na tepelnou energii - nemusí být schopen zvládnout silné mrazy.

Je racionální zvýšit požadovaný výkon kotlového zařízení o 20 %:

13,22 - 0,2 + 13,22 = 15,86 kW

Pro výpočet potřebného výkonu druhého kotlového okruhu ohřívajícího vodu na mytí, koupání atd. vydělíme měsíční spotřebu tepla "odpadních" tepelných ztrát počtem dní v měsíci a 24 hodinami:

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

Výsledkem výpočtu je optimální výkon kotle 15,86 kW pro topný okruh a 0,68 kW pro topný okruh v příkladové chatě.

Vstupní údaje pro výpočet

Správné počáteční naplánování projekčních a montážních prací zabrání pozdějším překvapením a nepříjemným problémům.

Při návrhu podlahového vytápění je třeba vzít v úvahu následující skutečnosti

• Materiál a konstrukce stěn;
• Velikost místnosti;
• typ povrchové úpravy;
• konstrukce dveří a oken a jejich umístění;
• uspořádání konstrukčních prvků.

Pro správný návrh je nutné vzít v úvahu požadovanou teplotu a možnost jejího nastavení.

Orientačně se předpokládá, že 1 m2 otopné soustavy musí kompenzovat 1 kW tepelné ztráty. Pokud je okruh ohřevu vody použit jako doplněk hlavního systému, musí pokrýt pouze část tepelných ztrát.

Existují pokyny pro teplotu podlahy pro pohodlí v různých oblastech:

• 29 °C - obytná plocha;
• 33 °C - koupelna, prostor bazénu a další prostory s vysokou vlhkostí;
• 35 °C - chladné zóny (u vstupních dveří, vnějších stěn atd.).

Překročení těchto hodnot vede k přehřátí systému i povrchové úpravy a následnému nevyhnutelnému poškození materiálu.

Po provedení předběžných výpočtů je možné zvolit optimální teplotu topného média podle vlastního pocitu, určit zatížení topného okruhu a zakoupit čerpací zařízení, které je dokonale schopné stimulovat průtok topného média. Čerpadlo, které je schopno stimulovat průtok topného média, musí být zvoleno s minimálním průtokem 20 %.

Zahřívání potěru o tloušťce větší než 7 cm zabere mnoho času. Při instalaci systémů na bázi vody je proto třeba dbát na to, aby tento limit nebyl překročen. Keramická dlažba je považována za nejvhodnější podlahovou krytinu pro vodní podlahy, vzhledem k extrémně nízké tepelné vodivosti parket nelze pod parkety instalovat teplé podlahy.

Ve fázi plánování je třeba rozhodnout, zda se podlahové vytápění bude používat jako hlavní zdroj tepla, nebo jako doplněk radiátorového vytápění. Od toho se odvíjí podíl tepelných ztrát, které musí kompenzovat. Tato hodnota se může pohybovat v rozmezí 30 % až 60 %.

Doba ohřevu vodní podlahy závisí na tloušťce prvků v potěru. Voda jako teplonosné médium je velmi účinná, ale samotný systém je náročný na instalaci.