Confortul persoanelor care stau în interior, în special în sezonul de iarnă, depinde în mare măsură de temperatura aerului din jur. Prin urmare, printre utilitățile care sunt echipate în spații rezidențiale, sistemul de încălzire ocupă primul loc. În condiții urbane, problemele de încălzire a apartamentelor sunt de cele mai multe ori rezolvate în mod centralizat, dar în clădirile private proprietarii lor trebuie să echipeze sisteme de încălzire autonome, elementul principal al căruia este un cazan cu apă caldă. Din caracteristicile tehnice și economice ale acestora din urmă depinde performanța generală a sistemului.
Cum se calculează puterea cazanului
Puterea cazanului de încălzire este principalul indicator care caracterizează capacitățile sale asociate cu încălzirea optimă a încăperilor în timpul încărcărilor de vârf. Principalul lucru aici este să calculați corect cât de multă căldură va fi necesară pentru a le încălzi. Numai în acest caz va fi posibilă alegerea cazanului potrivit pentru încălzirea unei case particulare în funcție de capacitate.
Pentru a calcula puterea cazanului pentru casă, sunt utilizate diferite metode, în care zona sau volumul spațiilor încălzite sunt luate ca bază. Mai recent, puterea necesară a unui cazan de încălzire a fost determinată folosind așa-numiții coeficienți de casă stabiliți pentru diferite tipuri de case din (W / sq. M.):
- 130 ... 200 - case fără izolare termică;
- 90 ... 110 - case cu fațadă parțial izolată;
- 50 ... 70 - case construite folosind tehnologiile secolului XXI.
Înmulțind suprafața casei cu coeficientul corespunzător al casei, obținem puterea necesară a centralei de încălzire.
Calculul puterii cazanului în funcție de dimensiunile geometrice ale încăperii
Calculați cu titlu puterea cazanului pentru încălzirea unei case după zona sa. Folosiți formula:
Wkot = S * Wud / 10Unde:
- Wkot - puterea de proiectare a cazanului, kW;
- S - suprafața totală a camerei încălzite, mp M .;
- wud - puterea specifică a cazanului, care reprezintă la fiecare 10 metri pătrați. zonă încălzită.
În cazul general, se presupune că, în funcție de regiunea în care se află camera, puterea specifică a cazanului este (kW \ m. Mp):
- pentru regiunile sudice - 0,7 ... 0,9;
- pentru zonele din banda medie - 1,0 ... 1,2;
- pentru Moscova și Regiunea Moscova - 1,2 ... 1,5;
- pentru regiunile nordice - 1,5 ... 2,0.
Formula de mai sus pentru calculul unui cazan pentru încălzirea unei case pe suprafețe este utilizată în cazurile în care încălzitorul de apă va fi utilizat numai pentru încălzirea camerelor cu o înălțime de cel mult 2,5 m.
Dacă se presupune că în cameră va fi instalat un cazan cu dublu circuit, care, pe lângă încălzire, ar trebui să ofere utilizatorilor apă caldă, puterea de proiectare calculată trebuie crescută cu 25%.
Dacă înălțimea încăperilor încălzite depășește 2,5 m, atunci rezultatul obținut este reglat prin înmulțirea acestuia cu coeficientul Kv. Kv = N / 2.5, unde N este înălțimea reală a camerei, m.
În acest caz, formula finală este următoarea: P = (S * Wud / 10) * Qu
Această metodă de calcul a puterii necesare pe care cazanul ar trebui să o aibă este potrivită pentru clădiri mici cu mansardă izolată, prezența izolației termice a pereților și ferestrelor (ferestre cu geam dublu) etc. În alte cazuri, rezultatul obținut dintr-un calcul aproximativ poate duce la că cazanul cumpărat nu va putea funcționa normal. În acest caz, excesul de putere sau insuficiența contribuie la o serie de probleme nedorite pentru utilizator:
- reducerea indicatorilor tehnici și economici ai cazanului;
- defecțiune a sistemelor de automatizare;
- uzura rapidă a pieselor și accesoriilor;
- condens în coș de fum;
- înfundarea coșului de fum cu produse de ardere incompletă a combustibilului, etc;
Pentru a obține rezultate mai precise, este necesar să se țină seama de pierderea de căldură reală prin elemente individuale ale clădirilor (ferestre, uși, pereți etc.).
Calcul rafinat al puterii cazanului
Calculul sistemului de încălzire, care include un cazan de încălzire, trebuie efectuat individual pentru fiecare obiect. Pe lângă dimensiunile sale geometrice, este important să se țină seama de o serie de astfel de parametri:
- prezența ventilației forțate;
- zona climatică;
- disponibilitatea alimentării cu apă caldă;
- gradul de izolare a elementelor individuale ale obiectului;
- prezența unei mansarde și subsol etc.
În termeni generali, formula pentru un calcul mai precis al puterii cazanului este următoarea:
Wkot = Qt * KzapUnde:
- Qt - pierderea de căldură a unui obiect, kW.
- KZAP - factorul de siguranță, a cărui valoare este recomandată pentru a crește capacitatea de proiectare a instalației. De regulă, valoarea sa se situează în intervalul 1,15 ... 1,20 (15-20%).
Pierderea de căldură prevăzută este determinată de formulele:
Qt = V * ΔT * Kp / 860, V = S * H; Unde:
- V - volumul camerei, m3;
- AT - diferența dintre temperatura aerului exterior și interior, ° C;
- kr - coeficientul de dispersie, în funcție de gradul de izolare termică a obiectului.
Coeficientul de dispersie este selectat în funcție de tipul de clădire și gradul de izolare termică a acestuia.
- Obiecte fără izolare termică: hangaruri, barăci din lemn, structuri din fier ondulat etc. - Cr = 3,0 ... 4.0.
- Clădiri cu un nivel scăzut de izolare termică: pereți dintr-o cărămidă, ferestre din lemn, ardezie sau acoperișuri de fier - Cr egală cu 2,0 ... 2.9.
- Case cu un grad mediu de izolare termică: pereți din două cărămizi, un număr mic de ferestre, un acoperiș standard, etc. - Cr este 1,0 ... 1,9.
- Clădiri moderne, bine izolate: încălzire prin pardoseală, geamuri termopan etc. - Kr se situează în intervalul 0,6 ... 0,9.
Pentru a ușura consumatorul să găsească un cazan de încălzire, mulți producători plasează calculatoare speciale pe site-urile lor și pe site-urile dealerilor. Cu ajutorul lor, după ce au introdus informațiile necesare în câmpurile corespunzătoare, este posibil să se determine cu un grad mare de probabilitate ce zonă este proiectată, de exemplu, pentru un cazan de 24 kW.
De regulă, un astfel de calculator calculează conform următoarelor date:
- valoarea medie a temperaturii exterioare în cea mai rece săptămână din sezonul de iarnă;
- temperatura aerului din interiorul instalației;
- prezența sau absența alimentării cu apă caldă;
- date privind grosimea pereților și plafoanelor exterioare;
- materiale din care sunt realizate tavane și pereți exteriori;
- înălțimea tavanului;
- dimensiunile geometrice ale tuturor pereților exteriori;
- numărul de ferestre, dimensiunile acestora și descrierea detaliată;
- informații despre prezența sau absența ventilației forțate.
După prelucrarea datelor, calculatorul va oferi clientului puterea necesară a cazanului de încălzire, precum și indică tipul și marca unității care răspunde cererii. Un exemplu de calcul al liniei de cazane pe gaz concepute pentru încălzirea caselor de diferite dimensiuni este prezentat în tabel:
Notă la Coloana 11: Ns - cazan atmosferic montat, A - cazan pe podea, Nd - cazan turbo cu perete.
Conform metodelor de mai sus, se calculează capacitatea cazanului pe gaz. Cu toate acestea, ele pot fi, de asemenea, utilizate pentru a calcula caracteristicile de putere ale unităților de încălzire cu apă care operează pe alte tipuri de combustibil.
Contabilitatea pierderilor de căldură
Începând să dezvolți un sistem autonom de încălzire, este necesar mai întâi să aflăm câtă căldură iese în stradă în timpul înghețurilor cele mai severe prin așa-numitele structuri de închidere. Acestea includ pereți, ferestre, podea și acoperiș. Numai prin determinarea cantității de pierdere de căldură, va fi posibilă participarea la selectarea unei surse de căldură a puterii corespunzătoare.Trebuie avut în vedere faptul că pierderea de căldură de către o clădire în sezonul de iarnă se produce nu numai prin plicurile de construcție. O parte semnificativă a căldurii generate (până la 30%) este cheltuită pentru încălzirea aerului rece care vine din stradă din cauza ventilației naturale.
Cantitatea totală de căldură necesară pentru încălzirea camerei este determinată de formula:
Q = Qconst + QstarUnde:
- Qconstru - cantitatea de căldură pierdută prin același proiect, W;
- Qstar - cantitatea de căldură cheltuită la încălzirea aerului care vine din stradă, W.
Rezumând valorile obținute ca urmare a calculelor, se determină sarcina totală de căldură pe sistemul de încălzire a întregii clădiri.
Toate măsurătorile sunt efectuate în exteriorul clădirii, fără a surprinde colțurile sale. În caz contrar, calculul pierderilor de căldură va fi inexact.
Există și alte modalități de scurgere de căldură în spații, de exemplu, printr-o hota de aragaz, uși și ferestre deschise, fisuri în structuri etc. Totuși, cantitatea de căldură pierdută din aceste motive practic nu depășește 5% din pierderea totală de căldură și, prin urmare, nu este luată în considerare în calcule .
Calculul pierderilor de căldură prin plicurile clădirii
Complexitatea calculului constă în faptul că trebuie efectuată separat pentru fiecare încăpere, inspectând cu atenție, măsurând și evaluând starea fiecăruia dintre elementele sale adiacente mediului. Numai în acest caz, puteți ține cont de toată căldura care iese din casă.
Conform rezultatelor măsurătorilor, se determină aria S a fiecărui element al plicului clădirii, care este apoi introdus în formula de bază pentru calcularea cantității de energie termică pierdută:
Qconstructor = 1 / R * (Tv-Tn) * S * (1 + Σβ), R = δ / λ; Unde:
- R - rezistența termică a materialului de construcție, m. mp. C / W;
- δ - conductivitatea termică a materialului de construcție, W / m ° C);
- λ - grosimea materialului de construcție, m;
- S - zona gardului exterior, mp M .;
- Televizor - temperatura aerului interior, ° C;
- T - cea mai scăzută temperatură a aerului din sezonul de iarnă, ° С;
- β - pierderea de căldură, care depinde de orientarea clădirii.
Dacă proiectul constă din mai multe materiale, de exemplu, un zid de cărămidă cu izolație, valoarea rezistenței termice R este calculată separat pentru fiecare din aceste materiale, apoi se rezumă.
Pierderile de căldură în funcție de orientarea clădirii sunt selectate în funcție de orientarea elementului închizător:
- spre partea nordică - β = 0,1;
- spre vest sau sud-est - β = 0,05;
- spre sud și dacă sud-vestul - β = 0.
Calculul pierderilor de căldură prin elementele structurilor de închidere se realizează pentru fiecare cameră din clădire, iar apoi însumându-le, acestea obțin pierderea totală de căldură prevăzută în ea. După aceea, ele continuă calculul în camera următoare. În urma acestei lucrări, proprietarul casei va putea identifica modalitățile de scurgere termică maximă și va elimina cauzele apariției acestora.
Calculul căldurii cheltuite la încălzirea aerului de ventilație
Cantitatea de căldură care este cheltuită pentru încălzirea aerului de ventilație ajunge în unele cazuri la 30% din pierderea totală de energie termică. Aceasta este o valoare suficient de mare, care este inadecvat pentru a ignora. Pentru a calcula cantitatea de căldură care va trebui cheltuită pentru încălzirea aerului de alimentare, se folosește formula:
Qtrain = c * m * (Tv-Tn)Unde:
- c - capacitatea de căldură a amestecului de aer, a cărei valoare este 0,28 W / kg ° C;
- m - debitul masic de aer care intră în cameră de pe stradă, kg.
Fluxul de masă de aer care intră în cameră din exterior este determinat presupunând că aerul este actualizat în toată casa o dată în fiecare oră. În acest caz, adăugând volumele tuturor camerelor, acestea obțin debitul volumic de aer. Apoi, folosind valoarea densității aerului, volumul său este transferat în masă. Aici este necesar să se țină seama de faptul că densitatea aerului depinde de temperatura sa.
| Temperatura aerului de aprovizionare ºС | – 25 | – 20 | – 15 | – 10 | -5 | 0 | + 5 | + 10 |
| Densitate, kg / m3 | 1,422 | 1,394 | 1,367 | 1,341 | 1,316 | 1,290 | 1,269 | 1,247 |
Substituind toate valorile cunoscute în formula de mai sus, determinați cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea aerului de alimentare.
Erori frecvente
Calcularea unui sistem autonom de încălzire este un proces complex care constă din mai multe proceduri interrelaționate, în faze:
- Calculul pierderii de căldură a obiectului.
- Determinarea regimului de temperatură al camerelor individuale și al clădirii în ansamblu.
- Calculul puterii de încălzire a bateriilor radiatorului.
- Calcul hidraulic al sistemului de încălzire.
- Calculul puterii cazanului de încălzire.
- Determinarea volumului total al sistemului de încălzire autonom.
Calculul termic al unui sistem de încălzire nu este o cercetare teoretică, ci un rezultat precis și rezonabil, a cărui aplicare practică vă va permite să selectați corect toate componentele necesare și să echipați un sistem eficient de încălzire care funcționează fără probleme de mulți ani.
Principala greșeală făcută de mulți proprietari de case private este de a ignora unele etape ale calculului. Ei cred că pentru a rezolva problema este suficient să alegeți un cazan mai puternic, concentrându-se doar pe datele unui calcul aproximativ al capacității sale în funcție de zona camerei. O astfel de abordare este plină de costuri de exploatare excesive și duce adesea la faptul că centrala va funcționa continuu, bateriile radiatorului vor fi fierbinți, iar camera va fi rece. În acest caz, este necesar să reveniți la starea inițială și să faceți un calcul complet al sistemului de încălzire. Abia după aceasta putem începe să eliminăm deficiențele cauzate de erorile critice ale calculelor.
