Pronađite toplotnu snagu. Tačan proračun toplinske snage sistema grijanja po površini prostorije

Početak izrade projekta grijanja, oba stambena seoske kuće, i industrijskih kompleksa, proizilazi iz toplotehničkog proračuna. Toplotni pištolj se pretpostavlja kao izvor toplote.

Šta je termički proračun?

Proračun toplinskih gubitaka je temeljni dokument dizajniran za rješavanje takvog problema kao što je organizacija opskrbe toplinom objekta. Određuje dnevnu i godišnju potrošnju toplote, minimalne potrebe za stambenim ili industrijski objekat u toplotnoj energiji i gubitak toplote za svaku sobu.
Rješavanje problema kao što je termotehnički proračun, treba uzeti u obzir skup karakteristika objekta:

  1. Vrsta objekta ( privatna kuća, prizemnica ili visoka zgrada, administrativni, proizvodni ili skladišni).
  2. Broj ljudi koji žive u zgradi ili rade u jednoj smjeni, broj točaka tople vode.
  3. Arhitektonski dio (dimenzije krova, zidova, podova, dimenzije otvora za vrata i prozore).
  4. Posebni podaci, npr. broj radnih dana u godini (za proizvodnju), trajanje grejne sezone(za objekte bilo koje vrste).
  5. Temperaturni uslovi u svakoj od prostorija objekta (utvrđeni su CHiP 2.04.05-91).
  6. Funkcionalna namjena (skladišni proizvodni, stambeni, administrativni ili kućni).
  7. Krovne konstrukcije, vanjski zidovi, podovi (vrsta izolacijskih slojeva i korištenih materijala, debljina podova).

Zašto vam je potreban termički proračun?

  • Za određivanje snage kotla.
    Pretpostavimo da ste se odlučili za opskrbu Kuća za odmor ili sistem preduzeća autonomno grijanje. Da biste odredili izbor opreme, prije svega, morat ćete izračunati snagu instalacije grijanja koja će biti potrebna za nesmetan rad opskrbe toplom vodom, klimatizacije, ventilacijskih sistema, kao i efikasno grijanje zgrada. Određuje se autonomna snaga sistem grijanja, kao ukupan iznos toplotnih troškova za grijanje svih prostorija, kao i troškova topline za ostale tehnološke potrebe. Sistem grijanja mora imati određenu rezervu snage kako rad pri vršnim opterećenjima ne bi skratio njegov vijek trajanja.
  • Izvršiti odobrenje za gasifikaciju objekta i pribaviti tehničke specifikacije.
    Potrebno je pribaviti dozvolu za gasifikaciju objekta ukoliko se kao gorivo za kotao koristi prirodni gas. Da biste dobili TS, morat ćete navesti vrijednosti godišnji trošak gorivo ( prirodni gas), kao i ukupna snaga izvora toplote (Gcal/h). Ovi pokazatelji se određuju kao rezultat termički proračun. Koordinacija projekta za realizaciju gasifikacije objekta je skuplji i dugotrajniji način organizovanja autonomnog grijanja, u odnosu na ugradnju sistema grijanja na otpadna ulja, za čiju ugradnju nisu potrebna saglasnosti i dozvole.
  • Za odabir prave opreme.
    Podaci o toplotnom proračunu odlučujući su faktor pri odabiru uređaja za grijanje objekata. Treba uzeti u obzir mnoge parametre - orijentaciju na kardinalne tačke, dimenzije otvora za vrata i prozore, dimenzije prostorija i njihovu lokaciju u zgradi.

Kako je termički proračun

Možeš koristiti pojednostavljena formula za određivanje minimalne dozvoljene snage toplotnih sistema:

Q t (kW / h) \u003d V * ΔT * K / 860, gdje je

Q t je toplinsko opterećenje određene prostorije;
K je koeficijent toplinskih gubitaka zgrade;
V - zapremina (u m 3) grijane prostorije (širina prostorije za dužinu i visinu);
ΔT je razlika (označena C) između željene temperature unutrašnjeg zraka i vanjske temperature.

Takav pokazatelj kao koeficijent gubitka topline (K) ovisi o izolaciji i vrsti konstrukcije prostorije. Možete koristiti pojednostavljene vrijednosti izračunate za objekte različitih tipova:

  • K = od 0,6 do 0,9 (povećan stepen toplotne izolacije). Nekoliko dvostrukih prozora, dvostruko izolirani zidovi od cigle, krov od visokokvalitetnog materijala, čvrsta podna baza;
  • K \u003d od 1 do 1,9 (srednja toplinska izolacija). Dvostruka cigla, konvencionalni krov, nekoliko prozora;
  • K = 2 do 2,9 (niska toplinska izolacija). Konstrukcija konstrukcije je pojednostavljena, jednostruka cigla.
  • K = 3 - 4 (nedostatak toplotne izolacije). Konstrukcija od metala ili valovitog lima ili pojednostavljena drvena konstrukcija.

Prilikom određivanja razlike između potrebne temperature unutar grijanog volumena i vanjske temperature (ΔT), treba polaziti od stepena udobnosti koji želite da dobijete od termalne instalacije, kao i od klimatskih karakteristika regije u kojoj objekat se nalazi. Vrijednosti definirane u CHiP-u 2.04.05-91 su prihvaćene kao zadani parametri:

  • +18 – javne zgrade i proizvodne radnje;
  • +12 - visoki skladišni kompleksi, skladišta;
  • + 5 - garaže, kao i skladišta bez stalnog održavanja.
GradGradProcijenjeno vanjska temperatura, °C
Dnepropetrovsk- 25 Kaunas- 22
Jekaterinburg- 35 Lviv- 19
Zaporozhye- 22 Moskva- 28
Kalinjingrad- 18 Minsk- 25
Krasnodar- 19 Novorossiysk- 13
Kazan- 32 Nižnji Novgorod- 30
Kijev- 22 Odessa- 18
Rostov- 22 St. Petersburg- 26
Samara- 30 Sevastopolj- 11
Kharkiv- 23 Jalta- 6

Proračun prema pojednostavljenoj formuli ne dozvoljava uzimanje u obzir razlika u toplinskim gubicima zgrade ovisno o vrsti ogradnih konstrukcija, izolaciji i smještaju prostorija. Na primjer, više toplote zahtijevaju sobe sa veliki prozori, visoki plafoni i kutne sobe. Istovremeno, prostorije koje nemaju vanjske ograde odlikuju se minimalnim gubicima topline. Preporučljivo je koristiti sljedeću formulu kada se izračunava parametar kao što je minimalna toplinska snaga:

Qt (kW / h) \u003d (100 W / m 2 * S (m 2) * K1 * K2 * K3 * K4 * K5 * K6 * K7) / 1000, gdje je

S - površina prostorije, m 2;
W / m 2 - specifična vrijednost gubitka topline (65-80 watt / m 2). Ovaj indikator uključuje curenje toplote kroz ventilaciju, apsorpciju zidova, prozora i druge vrste curenja;
K1 - koeficijent propuštanja topline kroz prozore:

  • u prisustvu trostruko zastakljivanje K1 = 0,85;
  • ako je prozor sa dvostrukim staklom dvostruki, tada je K1 = 1,0;
  • sa standardnim ostakljenjem K1 = 1,27;

K2 - koeficijent toplotnog gubitka zidova:

  • visoka toplotna izolacija (K2 = 0,854);
  • izolacija debljine 150 mm ili zidovi u dvije cigle (K2 = 1,0);
  • niska toplotna izolacija (K2=1,27);

K3 - indikator koji određuje omjer površina (S) prozora i poda:

  • 50% kratki spoj=1,2;
  • 40% SC=1,1;
  • 30% kratkog spoja=1.0;
  • 20% kratkog spoja=0,9;
  • 10% kratkog spoja=0,8;

K4 - koeficijent vanjske temperature:

  • -35°C K4=1,5;
  • -25°C K4=1,3;
  • -20°C K4=1,1;
  • -15°C K4=0,9;
  • -10°C K4=0,7;

K5 - broj zidova okrenutih prema van:

  • četiri zida K5=1,4;
  • tri zida K5=1,3;
  • dva zida K5=1,2;
  • jedan zid K5=1,1;

K6 - vrsta toplotne izolacije prostorije koja se nalazi iznad grijane:

  • zagrejan K6-0,8;
  • toplo potkrovlje K6=0,9;
  • negrijano potkrovlje K6=1,0;

K7 - visina plafona:

  • 4,5 metara K7=1,2;
  • 4,0 metara K7=1,15;
  • 3,5 metara K7=1,1;
  • 3,0 metara K7=1,05;
  • 2,5 metara K7=1,0.

Navedimo kao primjer proračun minimalne snage grijanja offline instalacija(po dvije formule) za posebnu servisnu sobu (visina plafona 4m, površina 250 m2, zapremina 1000 m3, veliki prozori sa običnim zastakljivanjem, bez termoizolacije plafona i zidova, pojednostavljen dizajn).

Pojednostavljeni proračun:

Q t (kW / h) = V * ΔT * K / 860 = 1000 * 30 * 4 / 860 \u003d 139,53 kW, gdje je

V je zapremina zraka u grijanoj prostoriji (250 * 4), m 3;
ΔT je razlika između temperature zraka izvan prostorije i potrebne temperature zraka u prostoriji (30°C);
K - koeficijent toplotnih gubitaka zgrade (za zgrade bez toplotne izolacije K = 4,0);
860 - pretvaranje u kWh.

Tačnija računica:

Q t (kW / h) \u003d (100 W / m 2 * S (m 2) * K1 * K2 * K3 * K4 * K5 * K6 * K7) / 1000 \u003d 100 * 250 * 1,27 * 1,27 * 1,1* 1,5*1,4*1*1,15/1000=107,12 kWh, pri čemu je

S - površina prostorije za koju se vrši proračun (250 m 2);
K1 je parametar propuštanja toplote kroz prozore (standardno zastakljivanje, indeks K1 je 1,27);
K2 - vrijednost curenja toplote kroz zidove (loša toplotna izolacija, indikator K2 odgovara 1,27);
K3 - parametar omjera dimenzija prozora i površine poda (40%, indikator K3 je 1,1);
K4 - vrijednost vanjske temperature (-35 °C, indeks K4 odgovara 1,5);
K5 - broj zidova koji izlaze napolje (u ovom slučaju četiri K5 su 1,4);
K6 - indikator koji određuje vrstu prostorije koja se nalazi neposredno iznad grijane (potkrovlje bez izolacije K6 = 1,0);
K7 - indikator koji određuje visinu plafona (4,0 m, parametar K7 odgovara 1,15).

Kao što se može vidjeti iz proračuna, druga formula je poželjnija za izračunavanje snage instalacija grijanja, jer uzima u obzir mnogo velika količina parametre (posebno ako je potrebno odrediti parametre opreme male snage dizajniran za upotrebu u male prostore). Dobijenom rezultatu potrebno je dodati malu marginu snage kako bi se produžio vijek trajanja. termička oprema.
Izvođenjem jednostavnih proračuna možete, bez pomoći stručnjaka, odrediti potrebnu snagu autonomnog sustava grijanja za opremanje stambenih ili industrijskih objekata.

Toplotni pištolj i druge grijače možete kupiti na web stranici kompanije ili u našoj maloprodajnoj trgovini.

Razlog zagrijavanja vodiča leži u činjenici da se energija elektrona koji se kreću u njemu (drugim riječima, energija struje) pretvara u topli tip energije, ili Q, kada se čestice sudaraju sa jonima molekularni element u nizu, tako se formira koncept "toplinske snage".

Rad struje se meri korišćenjem međunarodnog sistema jedinica SI, primenom džula (J) na njega, definisanog kao "vat" (W). Odstupajući od sistema u praksi, mogu koristiti i vansistemske jedinice koje mjere rad struje. Među njima su vat-sat (W × h), kilovat-sat (skraćeno kW × h). Na primjer, 1 Wh označava rad struje sa specifičnom snagom od 1 vata i vremenskim trajanjem od jednog sata.

Ako se elektroni kreću duž fiksnog metalnog vodiča, u ovom slučaju sav korisni rad proizvedene struje distribuira se na zagrijavanje metalna konstrukcija, a na osnovu odredbi zakona održanja energije, ovo se može opisati formulom Q=A=IUt=I 2 Rt=(U 2 /R)*t. Takvi omjeri precizno izražavaju dobro poznati Joule-Lenzov zakon. Istorijski gledano, prvi ga je empirijski utvrdio naučnik D. Joule sredinom 19. vijeka, au isto vrijeme, nezavisno od njega, drugi naučnik - E. Lenz. Praktična upotreba toplotna snaga je pronađena u tehničkom dizajnu iz izuma 1873. ruskog inženjera A. Ladygina obične žarulje sa žarnom niti.

Toplotna snaga struje koristi se u nizu električnih aparata i industrijske instalacije, naime, u termo grijaćim vrstama električnih peći, električnog zavarivanja i opreme za inventar, vrlo su česte Aparati na učinak električnog grijanja - kotlovi, lemilice, kotlovi, pegle.

Pronalazi sam termalni efekat i in Prehrambena industrija. Uz veliki udio u upotrebi, koristi se mogućnost elektrokontaktnog grijanja, što garantuje toplotnu snagu. To je uzrokovano činjenicom da struja i njena toplinska snaga, utječući na prehrambeni proizvod, koji ima određeni stupanj otpora, uzrokuje ravnomjerno zagrijavanje u njemu. Možemo dati primjer kako se proizvode kobasice: kroz poseban dozator ulazi mljeveno meso metalni kalupi, čiji zidovi istovremeno služe i kao elektrode. Ovdje je osigurana stalna ujednačenost zagrijavanja po cijeloj površini i zapremini proizvoda, održava se zadana temperatura i održava optimalna biološka vrijednost. prehrambeni proizvod, zajedno sa ovim faktorima, trajanje tehnološke radove a potrošnja energije svedena na minimum.

Specifična termička struja (ω), drugim riječima - ono što se oslobađa po jedinici volumena za određenu jedinicu vremena, izračunava se na sljedeći način. Elementarni cilindrični volumen vodiča (dV), sa poprečnim presjekom provodnika dS, dužinom dl, paralelom i otporom su jednačine R=p(dl/dS), dV=dSdl.

Prema definicijama Joule-Lenz zakona, za dodijeljeno vrijeme (dt) u zapremini koju uzimamo, nivo topline jednak dQ=I 2 Rdt=p(dl/dS)(jdS) 2 dt=pj 2 dVdt će biti pušten. U ovom slučaju, ω=(dQ)/(dVdt)=pj 2 i, primjenjujući ovdje Ohmov zakon za utvrđivanje gustine struje j=γE i relacije p=1/γ, odmah dobijamo izraz ω=jE= γE 2 To je u diferencijalnom obliku daje koncept Joule-Lenzovog zakona.

gdje - procijenjeni toplotni gubici zgrade, kW;

- koeficijent obračuna dodatnog toplotnog toka instaliranog uređaji za grijanje zbog zaokruživanja iznad izračunate vrijednosti, uzete prema tabeli. jedan.

Tabela 1

Korak veličine, kW

kod nazivnog toplotnog protoka, kW, minimalne veličine

- koeficijent za obračun dodatnih gubitaka topline grijaćim uređajima koji se nalaze na vanjskim ogradama u nedostatku toplinskih štitova, uzet prema tabeli. 2.

tabela 2

uređaj za grijanje

Koeficijent prilikom instaliranja uređaja

na vanjskom zidu u zgradama

kod ostakljenja svetlosnog otvora

stambene i javne

proizvodnja

Radijator od livenog gvožđa

Konvektor sa kućištem

Konvektor bez kućišta

- toplinski gubici, kW, cjevovodi koji prolaze u negrijanim prostorijama;

- toplotnog toka, kW, redovno napajanog iz rasvjete, opreme i ljudi, što treba uzeti u obzir u cjelini za sistem grijanja zgrade. Za požnjevene kuće treba uzeti u obzir po stopi od 0,01 kW po 1 m "ukupne površine.

Prilikom proračuna toplotne snage sistema grijanja industrijskih zgrada treba dodatno uzeti u obzir i potrošnju topline za grijanje materijala, opreme i vozila.

2. Procijenjeni gubitak topline , kW, treba izračunati po formuli:

(2)

gdje: - protok toplote, kW, kroz ogradne konstrukcije;

- gubitak toplote, kW, za zagrevanje ventilacionog vazduha.

Količine i izračunato za svaku grijanu prostoriju.

3. Toplotni tok , kW, izračunava se za svaki element omotača zgrade prema formuli:

(3)

gdje je A procijenjena površina omotača zgrade, m 2;

R je otpor prijenosa topline omotača zgrade. m 2 °C / W, koji treba odrediti prema SNiP II-3-79 ** (osim podova na tlu), uzimajući u obzir utvrđene standarde za minimalni toplinski otpor ograda. Za podove na tlu i zidove koji se nalaze ispod nivoa tla, otpor prijenosu topline treba odrediti u zonama širine 2 m paralelno sa vanjskim zidovima, prema formuli:

(4)

gdje - otpor prijenosa topline, m 2 ° C / W, uzet jednak 2,1 za zonu I, 4,3 za drugu, 8,6 za treću zonu i 14,2 za preostalu površinu poda;

- debljina izolacionog sloja, m, uzeta u obzir kada se koeficijent toplotne provodljivosti izolacije <1,2Вт/м 2 °С;

- projektovana temperatura vazduha u zatvorenom prostoru, °C, usvojena u skladu sa zahtevima standarda za projektovanje zgrada za različite namene, uzimajući u obzir njeno povećanje u zavisnosti od visine prostorije;

- izračunata spoljna temperatura vazduha, °C, uzeta prema Dodatku 8, ili temperatura vazduha susedne prostorije, ako se njena temperatura razlikuje za više od 3 °C od temperature prostorije za koju se izračunavaju toplotni gubici;

- koeficijent koji se uzima u zavisnosti od položaja vanjske površine omotača zgrade u odnosu na vanjski zrak i utvrđuje se prema SNNP P-3-79 **

- dodatni toplotni gubici u udjelima glavnih gubitaka, uzeti u obzir:

a) za vanjske vertikalne i nagnute ograde orijentirane na pravce iz kojih u januaru vjetar duva brzinom većom od 4,5 m/s sa frekvencijom od najmanje 15% prema SNiP 2.01.01-82, u iznosu od 0,05 na vjetru brzina do 5 m/s i u iznosu od 0,10 pri brzini od 5 m/s ili više; u tipičnom dizajnu treba uzeti u obzir dodatne gubitke u iznosu od 0,05 za sve prostorije;

b) za spoljne vertikalne i kose ograde višespratnica u iznosu od 0,20 za prvi i drugi sprat; 0,15 - za treći; 0,10 - za četvrti sprat zgrade sa 16 ili više spratova; za zgrade od 10-15 spratova treba uzeti u obzir dodatne gubitke u iznosu od 0,10 za prvi i drugi sprat i 0,05 za treći sprat.

4. Gubitak topline , kW, obračunavaju se za svaku grijanu prostoriju sa jednim ili više prozora ili balkonskih vrata u vanjskim zidovima, na osnovu potrebe za grijanjem vanjskog zraka grijačima u količini jedne izmjene zraka po satu prema formuli:

gdje - Površina prostorije, m 2;

- visina prostorije od poda do plafona, m, ali ne više od 3,5.

Prostorije iz kojih se organizuje izduvna ventilacija sa zapreminom izduvnih gasova koja prelazi jednokratnu izmjenu zraka po satu, po pravilu treba projektirati sa dovodnom ventilacijom zagrijanim zrakom. Kada je to opravdano, dozvoljeno je da se grejanje spoljašnjeg vazduha obezbedi grejnim uređajima u odvojenim prostorijama sa zapreminom ventilacionog vazduha ne većom od dve izmene na sat.

U prostorijama za koje standardi za projektovanje zgrade utvrđuju zapreminu izduvnih gasova manju od jedne izmene vazduha po satu, vrednost treba izračunati kao potrošnju toplote za zagrevanje vazduha u zapremini normalizovane razmene vazduha od temperature do temperature °C.

Gubitak toplote kW, za grijanje vanjskog zraka koji ulazi u ulazna predsoblja (holove) i stepeništa kroz vanjska vrata koja se otvaraju u hladnoj sezoni u nedostatku zračno-termalnih zavjesa treba izračunati po formuli:

gdje
- visina objekta, m:

P je broj ljudi u zgradi;

B - koeficijent koji uzima u obzir broj ulaznih predsoblja. Sa jednim predvorjem (dvo vrata) u - 1,0; sa dva predsoblja (troja vrata) v = 0,6.

Proračun topline za grijanje vanjskog zraka koji prodire kroz vrata grijanih bezdimnih stepeništa s podnim izlazima na lođu treba izvesti prema formuli (6) at
, uzimajući za svaki sprat vrijednost
, različita udaljenost, m. od sredine vrata obračunskog poda do stropa stepeništa.

Prilikom obračuna toplotnih gubitaka ulaznih predsoblja, stepeništa i radionica sa vazdušno-termalnim zavesama: prostorija opremljenih prinudnom ventilacijom sa nadpritiskom vazduha koja radi neprekidno tokom radnog vremena, kao i pri obračunu toplotnih gubitaka kroz letnje i vanjske vanjske vrata i kapije za nuždu, vrijednost ne treba uzeti u obzir.

Gubitak toplote , kW, za grijanje zraka koji ulazi kroz vanjske kapije koje nisu opremljene vazdušno-termalnim zavjesama, treba izračunati uzimajući u obzir brzinu vjetra, uzetu prema obaveznom Dodatku 8, i vrijeme otvaranja kapije.

Proračun gubitka grijanja: nije potrebno vršiti zagrijavanje zraka koji se infiltrira kroz nepropusnosti ogradnih konstrukcija.

5. Gubitak topline , kW, cjevovodi koji prolaze u negrijanim prostorijama treba odrediti po formuli:

(7)

gdje: - dužine sekcija toplotno izolovanih cjevovoda različitih prečnika položenih u negrijanim prostorijama;

- normalizovana linearna gustina toplotnog fluksa toplotno izolovanog cevovoda, uzeta prema tački 3.23. Istovremeno, debljina toplotnoizolacionog sloja , m cjevovoda treba. izračunato po formulama:

(8)

gdje - vanjske dimenzije cjevovoda, m;

- toplotna provodljivost toplotnoizolacionog sloja, W/(m °C);

- prosječna temperaturna razlika između rashladne tekućine i okolnog zraka za grijnu sezonu.

6. Vrijednost procijenjene godišnje potrošnje toplote sistema grijanja zgrade
, GJ. treba izračunati pomoću formule:

gdje - broj stepen-dana grejnog perioda, uzetog prema Dodatku 8;

a - koeficijent jednak 0,8. što se mora uzeti u obzir ako je sistem grijanja opremljen uređajima za automatsko smanjenje izlazne topline tokom neradnog vremena;

- koeficijent različit od 0,9, koji se mora uzeti u obzir ako je više od 75% uređaja za grijanje opremljeno automatskim regulatorima temperature;

sa - koeficijent različit od 0,95, koji se mora uzeti u obzir ako su na pretplatničkom ulazu sistema grijanja ugrađeni automatski uređaji za upravljanje s prednje strane.

7. Vrijednosti toplinske snage određene proračunom i maksimalnu godišnju potrošnju toplote
, koji se odnosi na 1 m 2 ukupne (za stambene zgrade) ili korisne (za javne zgrade) površine, ne smije prelaziti regulatorne kontrolne vrijednosti date u obaveznom Prilogu 25.

8. Potrošnja rashladne tečnosti ,.kg/h. a sistem grijanja treba odrediti po formuli:

(11)

gdje sa - specifični toplotni kapacitet vode, uzet jednak 4,2 kJ / (kg 0 S);

- temperaturna razlika. °C, rashladna tečnost na ulazu i izlazu sistema;

- toplotna snaga sistema, kW. određena formulom (1) uzimajući u obzir toplotnu emisiju domaćinstva .

9. Procijenjeni učinak topline
, kW, svaki grijač treba odrediti po formuli:

gdje
treba izračunati u skladu sa 2-4 ovog priloga;


- toplinski gubici, kW, kroz unutrašnje zidove koji odvajaju prostoriju za koju se izračunava toplinska snaga grijača od susjedne prostorije, u kojoj je moguće smanjenje radne temperature tokom regulacije. vrijednost
treba uzeti u obzir samo pri proračunu toplinske snage uređaja za grijanje, na priključcima na koje su predviđeni automatski regulatori temperature. Istovremeno, za svaku prostoriju treba izračunati gubitke topline.
samo kroz jedan unutrašnji zid pri temperaturnoj razlici između unutrašnjih prostorija od 8 0 C;

- toplotni tok. kW, iz neizolovanih toplovoda položenih u zatvorenom prostoru;

- toplotni tok, kW, koji se redovno dovodi u prostorije iz električnih uređaja, rasvjete, procesne opreme, komunikacija, materijala i drugih izvora. Prilikom proračuna toplotne snage uređaja za grijanje u stambenim, javnim i upravnim zgradama, vrijednost
ne treba uzeti u obzir.

Količina ispuštanja topline u domaćinstvu uzima se u obzir za cijelu zgradu u cjelini prilikom izračunavanja toplotne snage sistema grijanja i ukupnog protoka rashladne tekućine.

2.3. SPECIFIČNE TERMIČKE KARAKTERISTIKE

Ukupni toplinski gubici zgrade Q zd obično se pripisuju 1 m 3 njene vanjske zapremine i 1 °C izračunate temperaturne razlike. Rezultirajući indikator q 0, W / (m 3 K), naziva se specifičnom toplinskom karakteristikom zgrade:

(2.11)

gdje je V n - zapremina grijanog dijela zgrade prema vanjskom mjerenju, m 3;

(t in -t n.5) - procijenjena temperaturna razlika za glavne prostorije zgrade.

Specifična toplinska karakteristika, izračunata nakon izračuna toplinskih gubitaka, koristi se za toplinsku procjenu projektnih i planskih rješenja zgrade, upoređujući je sa prosječnim vrijednostima za slične zgrade. Za stambene i javne objekte procjena se vrši prema potrošnji topline koja se odnosi na I m 2 ukupne površine.

Vrijednost specifične toplinske karakteristike određena je prvenstveno veličinom svjetlosnih otvora u odnosu na ukupnu površinu vanjskih ograda, budući da je koeficijent prijenosa topline punjenja svjetlosnih otvora mnogo veći od koeficijenta prijenosa topline drugih ograde. Osim toga, ovisi o volumenu i obliku zgrada. Zgrade male zapremine imaju povećanu karakteristiku, kao i uske zgrade složene konfiguracije sa povećanim perimetrom.

Smanjeni toplotni gubici, a samim tim i termička karakteristika su zgrade čiji je oblik blizak kocki. Još je manji gubitak topline iz sfernih struktura istog volumena zbog smanjenja površine vanjske površine.

Specifična termička karakteristika ovisi i o građevinskom području zgrade zbog promjena u svojstvima toplinske zaštite ograde. U sjevernim regijama, uz relativni pad koeficijenta prijenosa topline ograda, ova brojka je niža nego u južnim.

Vrijednosti specifičnih termičkih karakteristika date su u referentnoj literaturi.

Primjenjujući ga, odredite gubitak topline zgrade prema agregiranim pokazateljima:

gdje je β t faktor korekcije koji uzima u obzir promjenu specifičnih termičkih karakteristika kada stvarna izračunata temperaturna razlika odstupa od 48 °:

(2.13)

Ovakvi proračuni toplotnih gubitaka omogućavaju utvrđivanje približne potrebe za toplotnom energijom u dugoročnom planiranju toplotnih mreža i stanica.

3.1 KLASIFIKACIJA SISTEMA GRIJANJA

Instalacije grijanja se projektuju i postavljaju u toku izgradnje objekta, povezujući svoje elemente sa građevinskim konstrukcijama i rasporedom prostorija. Stoga se grijanje smatra granom građevinske opreme. Zatim instalacije grijanja rade tokom cijelog vijeka trajanja konstrukcije, kao jedna od vrsta inženjerske opreme zgrada. Na instalacije grijanja postavljaju se sljedeći zahtjevi:

1 - sanitarno-higijenski: održavanje ujednačene temperature prostorija; ograničavanje površinske temperature uređaja za grijanje, mogućnost njihovog čišćenja.

2 - ekonomski: niske kapitalne investicije i operativni troškovi, kao i niska potrošnja metala.

3 - arhitektonsko-građevinski: usklađenost sa rasporedom prostorija, kompaktnost, usklađenost sa građevinskim konstrukcijama, usklađenost sa vremenom izgradnje objekata.

4 - proizvodnja i montaža: mehanizacija proizvodnje dijelova i sklopova, minimalni broj elemenata, smanjenje troškova rada i povećanje produktivnosti prilikom ugradnje.

5 - operativni: pouzdanost i izdržljivost, jednostavnost i pogodnost upravljanja i popravke, bešumnost i sigurnost rada.

Svaki od ovih zahtjeva treba uzeti u obzir pri odabiru instalacije grijanja. Međutim, sanitarno-higijenski i operativni zahtjevi smatraju se osnovnim. Instalacija mora biti u mogućnosti da prenese u prostoriju količinu topline koja se mijenja u skladu s gubitkom topline.

Sistem grijanja - skup strukturnih elemenata dizajniranih za primanje, prijenos i prijenos potrebne količine toplinske energije u sve grijane prostorije.

Sistem grijanja se sastoji od sljedećih glavnih strukturnih elemenata (slika 3.1).

Rice. 3.1. Šematski dijagram sistema grijanja

1- izmjenjivač topline; 2 i 4 - dovodne i povratne toplotne cijevi; 3- grijač.

izmjenjivač topline 1 za dobivanje toplinske energije sagorijevanjem goriva ili iz drugog izvora; uređaji za grijanje 3 za prijenos topline u prostoriju; toplotne cijevi 2 i 4 - mreža cijevi ili kanala za prijenos topline od izmjenjivača topline do grijača. Prijenos topline se vrši pomoću nosača topline - tekućine (voda) ili plinovitog (para, zrak, plin).

1. Ovisno o vrsti sistema, dijele se na:

Voda;

Steam;

Vazduh ili gas;

Električni.

2. Ovisno o lokaciji izvora topline i grijanoj prostoriji:

lokalno;

Central;

Centralizovano.

3. Prema načinu cirkulacije:

OD prirodna cirkulacija;

Sa mehaničkom cirkulacijom.

4. Voda prema parametrima rashladnog sredstva:

Niska temperatura TI ≤ 105°C;

Visoka temperatura Tl>l05 0 C .

5. Voda i para u smjeru kretanja rashladne tekućine u mreži:

slijepe ulice;

Uz prolazni saobraćaj.

6. Voda i para prema šemi priključka uređaja za grijanje sa cijevima:

Single-pipe;

Dvocijevni.

7. Voda na mestu polaganja dovodnog i povratnog voda:

OD gornje ožičenje;

OD donje ožičenje;

Obrnuta cirkulacija.

8. Para pritiskom pare:

Vakuumska para R a<0.1 МПа;

Niski pritisak Pa =0,1 - 0,47 MPa;

Visoki pritisak Pa > 0,47 MPa.

3.2. NOSAČI TOPLOTE

Nosač topline za sustav grijanja može biti bilo koji medij koji ima dobru sposobnost akumulacije toplinske energije i promjene toplinskih svojstava, mobilan je, jeftin, ne pogoršava sanitarne uvjete u prostoriji i omogućava vam da kontrolirate oslobađanje topline, uključujući automatski. Osim toga, rashladno sredstvo mora doprinijeti ispunjavanju zahtjeva za sisteme grijanja.

U sistemima grijanja najčešće se koriste voda, vodena para i zrak, jer ovi nosioci topline u najvećoj mjeri ispunjavaju navedene zahtjeve. Razmotrite osnovna fizička svojstva svakog rashladnog sredstva koje utječe na dizajn i rad sistema grijanja.

Svojstva vode: veliki toplotni kapacitet, velika gustina, nestišljivost, ekspanzija pri zagrevanju sa smanjenjem gustine, povećanje tačke ključanja sa povećanjem pritiska, evolucija apsorbovanih gasova sa povećanjem temperature i smanjenjem pritiska.

Svojstva par: mala gustina, velika pokretljivost, visoka entalpija zbog latentne toplote fazne transformacije (tabela 3.1), povećanje temperature i gustine sa povećanjem pritiska.

Svojstva zrak: nizak toplinski kapacitet i gustina, visoka pokretljivost, smanjenje gustine pri zagrijavanju.

Kratak opis parametara nosača toplote za sistem grejanja dat je u tabeli. 3.1.

Tabela 3.1. Parametri glavnih rashladnih tečnosti.

*Latentna toplota fazne transformacije.

4.1. GLAVNE VRSTE, KARAKTERISTIKE I PRIMENA SISTEMA GRIJANJA

Grijanje vode je zbog niza prednosti u odnosu na druge sisteme trenutno najrasprostranjenije. Da biste razumjeli uređaj i princip rada sistema za grijanje vode, razmotrite dijagram sistema prikazan na Sl. 4.1.

Slika 4.1 Šema dvocevnog sistema za grejanje vode sa gornjim ožičenjem i prirodnom cirkulacijom.

Voda zagrijana u generatoru toplote K do temperature T1 ulazi u toplovod - glavni uspon I u dovodne glavne toplovode 2. Kroz dovodne glavne toplovode topla voda ulazi u dovodne vodove 9. Zatim, kroz dovodne vodove 13, topla voda ulazi u uređaje za grijanje 10, kroz zidove čija se toplina prenosi na zrak prostorije. Iz grijača se rashlađena voda temperature T2 kroz povratne cijevi 14, povratne uspone II i povratne glavne toplinske cijevi 15 vraća u generator topline K, gdje se ponovo zagrijava na temperaturu T1 i tada dolazi do cirkulacije u zatvorenom prstenu.

Sistem za grijanje vode je hidraulički zatvoren i ima određeni kapacitet grijaćih uređaja, toplotnih cijevi, fitinga, tj. konstantan volumen vode koja ga puni. Sa povećanjem temperature vode, ona se širi i u zatvorenom sistemu grijanja napunjenom vodom unutrašnji hidraulički pritisak može premašiti mehaničku čvrstoću njegovih elemenata. Da se to ne dogodi, sistem za grijanje vode ima ekspanzioni spremnik 4, dizajniran da prihvati povećanje zapremine vode kada se zagrije, kao i da kroz nju ukloni zrak u atmosferu, kako prilikom punjenja sistema vodom. i tokom njegovog rada. Da bi se regulirao prijenos topline uređaja za grijanje, oni se ugrađuju na priključke na njih. kontrolni ventili 12.

Prije puštanja u rad, svaki sistem se puni vodom iz vodovoda 17 do povratna linija do signalne cijevi 3 u ekspanzionu posudu 4 . Kada se nivo vode u sistemu podigne do nivoa prelivne cevi i voda poteče u sudoper koji se nalazi u kotlarnici, ventil na signalnoj cevi se zatvara i punjenje sistema vodom se zaustavlja.

U slučaju nedovoljnog zagrijavanja uređaja zbog začepljenja cjevovoda ili fitinga, kao i u slučaju curenja, voda iz pojedinačnih uspona može se odvoditi bez pražnjenja i zaustavljanja rada drugih dijelova sistema. Da biste to učinili, zatvorite ventile ili slavine 7 na usponima. Utikač se odvrće sa T-a 8, postavljenog na dnu uspona, a na spojnicu uspona je pričvršćeno fleksibilno crijevo kroz koje voda iz toplinskih cijevi i uređaja teče u kanalizaciju. Kako bi se voda brže ocijedila, a staklo potpuno, odvrne se čep sa gornjeg T-a 8. Predstavljen na sl. 4.1-4.3 sistemi grijanja nazivaju se sistemi sa prirodnom cirkulacijom. U njima se kretanje vode vrši pod dejstvom razlike u gustini između rashlađene vode posle uređaja za grejanje i tople vode koja ulazi u sistem grejanja.

Vertikalni dvocijevni sistemi sa gornjim ožičenjem uglavnom se koriste za prirodnu cirkulaciju vode u sistemima grijanja zgrada do uključujući 3 sprata. Ovi sistemi, u poređenju sa sistemima sa nižom distribucijom dovodnog voda (Sl. 4.2), imaju veći prirodni cirkulacioni pritisak, lakše se uklanja vazduh iz sistema (kroz ekspanzioni rezervoar).

Rice. 7.14. Shema dvocijevnog sistema za grijanje vode sa donjim ožičenjem i prirodnom cirkulacijom

K-bojler; 1-glavni uspon; 2, 3, 5-priključne, prelivne, signalne cijevi ekspanzione posude; 4 - ekspanzioni rezervoar; 6-zračni vod; 7 - kolektor vazduha; 8 - vodovi za napajanje; 9 - regulacijski ventili za uređaje za grijanje; 10-uređaji za grijanje; 11-obrnuti olovci za oči; 12-povratni uspon (rashlađena voda); 13-ulazni uspon (topla voda); 14-Te sa čepom za odvod; 15- slavine ili ventili na usponima; 16, 17 - dovodni i povratni glavni toplotni cjevovodi; 18-stop ventili ili zasuni na glavnim toplovodima za regulaciju i gašenje pojedinih grana; 19 - slavine za vazduh.

Slika 4.3 Šema jednocevnog sistema za grejanje vode sa gornjim ožičenjem i prirodnom cirkulacijom

Dvocevni sistem sa nižim položajem i glavne i prirodne cirkulacije (Sl. 4.3) ima prednost u odnosu na sistem sa gornjim ožičenjem: instalacija i puštanje sistema u rad se može izvoditi sprat po sprat kako se zgrada gradi. : zgodnije je upravljati sistemom, jer ventili i slavine na dovodnim i povratnim usponima nalaze se ispod i na jednom mjestu. Dvocijevni vertikalni sistemi sa donjim ožičenjem koriste se u niskim zgradama sa duplim regulacionim slavinama za grejne uređaje, što se objašnjava visokom hidrauličkom i termičkom stabilnošću u poređenju sa sistemima sa gornjim ožičenjem.

Uklanjanje vazduha iz ovih sistema se vrši pomoću vazdušnih ventila 19 (slika 4.3).

Glavna prednost dvocevnih sistema, bez obzira na način cirkulacije nosača toplote, je dovod vode sa najvišom temperaturom TI do svakog radijatora, što obezbeđuje maksimalnu temperaturnu razliku TI-T2 i, samim tim, minimalnu površinu. oblasti uređaja. Međutim, u dvocevnom sistemu, posebno sa gornjim ožičenjem, postoji značajna potrošnja cevi i instalacija je komplikovana.

U poređenju sa dvocevnim sistemima grejanja, vertikalni jednocevni sistemi sa zatvarajućim delovima (slika 4.3, lijeva strana) imaju niz prednosti: niži početni trošak, lakša montaža i kraće toplotne cijevi, ljepši izgled. Ako su uređaji koji se nalaze u istoj prostoriji povezani prema strujnom krugu na uspon s obje strane, tada je jedan od njih (desni uspon na slici 4.3) opremljen ventilom za podešavanje. Takvi sistemi se koriste u niskim industrijskim zgradama.

Na sl. 4.5 prikazuje dijagram jednocijevnog horizontalnog sistema grijanja. Topla voda u takvim sistemima ulazi u uređaje za grijanje istog poda iz toplinske cijevi položene vodoravno. Podešavanje i uključivanje pojedinih uređaja u horizontalne sisteme sa pratećim sekcijama (slika 4.5 b) postiže se lako vertikalni sistemi. U sistemima horizontalnog protoka (sl. 4.5 a, c), podešavanje može biti samo sprat po sprat, što je njihov značajan nedostatak.

Rice. 4.5. Shema jednocijevnih horizontalnih sistema za grijanje vode

a, c - teče; b- sa pratećim dijelovima.

Rice. 4.6 Sistemi za grijanje vode sa umjetnom cirkulacijom

1 - ekspanzioni rezervoar; 2 - vazdušna mreža; 3 - cirkulacijska pumpa; četiri - izmjenjivač topline

Glavne prednosti jednocevnih horizontalnih sistema uključuju manju potrošnju cevi nego kod vertikalnih sistema, mogućnost uključivanja sistema po spratovima i standardnost čvorova. Pored toga, horizontalni sistemi ne zahtevaju bušenje rupa u plafonu, a njihova instalacija je mnogo lakša u odnosu na vertikalne sisteme. Prilično se koriste u industrijskim i javnim zgradama.

Opšte prednosti sistema sa prirodnom cirkulacijom vode, koje u nekim slučajevima predodređuju njihov izbor, su relativna jednostavnost uređaja i rada; nedostatak pumpe i potreba za električnim pogonom, bešuman rad; uporedna izdržljivost uz pravilan rad (do 30-40 godina) i osiguranje ujednačene temperature zraka u prostoriji tokom period grejanja. Međutim, u sistemima za grijanje vode sa prirodnom cirkulacijom, prirodni tlak je vrlo visok. Dakle, sa velikom dužinom cirkulacionih prstenova (> 30m), a samim tim i sa značajnim otporom na kretanje vode u njima, prečnici cevovoda su, prema proračunu, veoma veliki i sistem grejanja se naziva ekonomski neisplativo kako u pogledu početnih troškova tako i tokom rada.

U vezi sa navedenim, obim sistema sa prirodnom cirkulacijom ograničen je na izolovane civilne zgrade, gde su buka i vibracije neprihvatljive, grejanje stanova, gornje (tehničke) spratove visokih zgrada.

Sistemi grejanja sa veštačkom cirkulacijom (sl. 4.6-4.8) se suštinski razlikuju od sistema za grejanje vode sa prirodnom cirkulacijom po tome što se u njima, pored prirodnog pritiska koji nastaje hlađenjem vode u aparatima i cevima, stvara mnogo veći pritisak. cirkulaciona pumpa, koja je postavljena na povratnom magistralnom cjevovodu u blizini kotla, a ekspanzioni spremnik je spojen ne na dovod, već na povratnu toplinsku cijev u blizini usisne cijevi pumpe. Ovakvim priključkom ekspanzionog spremnika, zrak se ne može ispuštati iz sistema kroz njega, pa se zračni vodovi, zračni kolektori i zračni ventili koriste za uklanjanje zraka iz mreže toplinskih cijevi i uređaja za grijanje.

Razmotrite šeme vertikalnih dvocevnih sistema grejanja sa veštačkom cirkulacijom (slika 4.6). Na lijevoj strani je sistem sa gornjom linijom napajanja, a sa desne strane sistem sa donjom pozicijom oba voda. Oba sistema grejanja spadaju u tzv. ćorsokak sisteme, kod kojih često postoji velika razlika u gubitku pritiska u pojedinim cirkulacionim prstenovima, jer. njihove dužine su različite: što je uređaj dalje od kotla, to je veća dužina prstena ovog uređaja. Stoga je u sistemima sa veštačkom cirkulacijom, posebno sa velikom dužinom toplovoda, preporučljivo koristiti povezano kretanje vode u dovodnoj i hlađenoj mreži prema šemi koju je predložio prof. V. M. Chaplin. Prema ovoj šemi (slika 4.7), dužina svih cirkulacionih prstenova je skoro ista, zbog čega je lako postići jednak gubitak pritiska u njima i ravnomerno zagrevanje svih uređaja. SNiP preporučuje da se ovakvi sistemi ugrađuju sa više od 6 uspona u grani.Nedostatak ovog sistema u odnosu na slijepu ulicu je nešto veća ukupna dužina toplotnih cijevi, a kao rezultat toga, 3-5% veća početni trošak sistema.

Sl.4.7. Shema dvocijevnog sistema za grijanje vode s gornjim ožičenjem i povezanim kretanjem vode u dovodnim i povratnim vodovima i umjetnom cirkulacijom

1 - izmjenjivač topline; 2, 3, 4, 5 - cirkulacija, povezivanje, signal , ekspanziona posuda za prelivne cijevi; 6 - ekspanzioni rezervoar; 7- dovodni glavni toplovod; 8 - kolektor vazduha; 9 - grijač; 10 - ventil za dvostruko podešavanje; 11 - povratna toplotna cijev; 12 - pumpa.

AT poslednjih godina u širokoj upotrebi jednocevni sistemi grijanje sa donjim polaganjem vodova tople i ohlađene vode (slika 4.8) sa umjetnom cirkulacijom vode.

Podizači sistema prema shemi b podijeljeni su na podizanje i spuštanje. Riser sistemi prema shemama a,in i G sastoje se od dijelova za podizanje i spuštanje, duž gornjeg dijela, najčešće ispod poda gornjeg kata, povezani su horizontalnim dijelom. Podnožja se postavljaju na udaljenosti od 150 mm od ivice prozorskog otvora. Dužina priključaka na uređaje za grijanje je standardna - 350 mm; grijači su pomaknuti od ose prozora prema usponu.

Slika 4.8. Sorte ( c, b, c, e) jednocijevni sistemi za grijanje vode sa donjim ožičenjem

Za regulaciju prijenosa topline grijaćih uređaja ugrađuju se trosmjerni ventili tipa KRTP, a u slučaju pomaknutih sekcija zatvaranja ugrađuju se zasuni smanjenog hidrauličkog otpora tipa KRPSH.

Jednocijevni sistem s donjim ožičenjem pogodan je za zgrade s podom bez potkrovlja, ima povećanu hidrauličku i toplinsku stabilnost. Prednosti jednocevnih sistema grejanja su manji prečnik cevi, zbog većeg pritiska koji stvara pumpa; veći domet; više jednostavna instalacija, te veća mogućnost objedinjavanja detalja toplotnih cjevovoda, sklopova instrumenata.

Nedostaci sistema uključuju prekoračenje uređaja za grijanje u odnosu na dvocijevne sisteme grijanja.

Obim jednocevnih sistema grejanja je raznolik: stambene i javne zgrade sa više od tri sprata, proizvodna preduzeća itd.

4.2. IZBOR SISTEMA GRIJANJA

Sistem grijanja se bira ovisno o namjeni i načinu rada zgrade. Uzmite u obzir zahtjeve za sistem. Uzimaju se u obzir kategorije opasnosti od požara i eksplozije prostorija.

Glavni faktor koji određuje izbor sistema grijanja je toplinski režim glavnih prostorija zgrade.

S obzirom na ekonomičnost, nabavku i instalaciju i neke operativne prednosti, SNiP 2.04.05-86, str.3.13 preporučuje projektovanje, po pravilu, jednocevnih sistema za grejanje vode od objedinjenih komponenti i delova; kada je opravdano, upotreba dvocevnih sistema je dozvoljena.

Toplotni režim prostorija nekih zgrada mora se održavati nepromijenjen tokom cijele grijne sezone, dok se kod drugih objekata može mijenjati u cilju smanjenja troškova rada na dnevnom i sedmičnom nivou, tokom praznika, prilagođavanja, popravki i drugih radova.

Civilne, industrijske i poljoprivredne zgrade sa stalnim termičkim režimom mogu se podijeliti u 4 grupe:

1) zgrade bolnica, porodilišta i sličnih medicinsko-preventivnih ustanova za danonoćno korišćenje (osim psihijatrijskih bolnica), za čije prostorije se primenjuju povećani sanitarno-higijenski uslovi;

2) zgrade dječijih ustanova, stambenih zgrada, hostela, hotela, odmarališta, sanatorija, pansiona, poliklinika, ambulanti, apoteka, psihijatrijskih bolnica, muzeja, izložbi, biblioteka, kupatila, knjižara;

3) zgrade bazena, železničkih stanica, aerodroma;

4) industrijski i poljoprivredni objekti sa kontinuiranim tehnološkim procesom.

Na primjer, u zgradama druge grupe, grijanje vode sa radijatorima i konvektorima (osim za bolnice i kupatila). Granična temperatura vodenog rashladnog sredstva uzima se u dvocevnim sistemima jednakim 95 ° C, u jednocevnim sistemima zgrada (osim za kupatila, bolnice i dečije ustanove) -105 ° C (za konvektore sa kućištem do 130 ° C). Za grijanje stepeništa moguće je povećati projektnu temperaturu do 150°C. U zgradama sa non-stop radnom dovodnom ventilacijom, prvenstveno u zgradama muzeja, umjetničkih galerija, knjižara, arhiva (osim bolnica i dječjih ustanova), uređeno je centralno grijanje zraka.

Sisteme grejanja treba projektovati sa cirkulacija pumpe, donje ožičenje, slijepa ulica sa otvorenim polaganjem uspona na prvom mjestu.

Preostali sistemi se usvajaju u zavisnosti od lokalnih uslova: arhitektonsko-planskog rešenja, potrebnog toplotnog režima, vrste i parametara rashladnog sredstva u spoljnoj toplotnoj mreži itd.

Toplotna jednačina.

Toplotna provodljivost nastaje kada postoji temperaturna razlika uzrokovana nekim vanjski uzroci. Istovremeno, na različitim mjestima tvari, molekuli imaju različite prosječne kinetičke energije toplinskog kretanja. Haotično toplotno kretanje molekula dovodi do usmerenog prenosa unutrašnje energije sa toplijih delova tela na hladnije.

Toplotna jednačina. Razmotrimo jednodimenzionalni slučaj. T = T(x). U ovom slučaju, prijenos energije se vrši samo duž jedne ose OH i opisuje se Fourierovim zakonom:

gdje - gustina toplotnog fluksa,

Količina topline koja se prenosi za vrijeme dt kroz područje koje se nalazi okomito na smjer unutrašnjeg prijenosa energije; - koeficijent toplotne provodljivosti. Znak (-) u formuli (1) označava da se prijenos energije odvija u smjeru opadanja temperature.

Snaga gubitka topline jednoslojne strukture.

Razmotrite ovisnost toplinskih gubitaka zgrada o vrsti materijala

la i njegovu debljinu.

Izračunajte gubitak topline za razni materijali koristićemo formulu:

,

P je snaga toplotnih gubitaka, W;

Toplotna provodljivost čvrsto telo(zidovi), W/(m K);

Debljina zida ili tijela koje provodi toplinu, m;

S je površina kroz koju se odvija prijenos topline, m 2;

Temperaturna razlika između dva medija, °S.

Početni podaci:

Tabela 1. - Toplotna provodljivost građevinskih materijala l, W/(m K).

Kada se uzme u obzir naš problem, debljina jednoslojne strukture neće se promijeniti. Toplotna provodljivost materijala od kojeg je napravljena će se promijeniti. S obzirom na to izračunavamo gubitak topline, odnosno toplinsku energiju koja besciljno napušta zgradu.

cigla:

staklo:

beton:

kvarcno staklo:

Mramor:

Drvo:

staklena vuna:

stiropor:

Na osnovu ovih proračuna, u svakom slučaju biramo željeni materijal, uzimajući u obzir zahtjeve ekonomičnosti, čvrstoće, izdržljivosti. Posljednja dva materijala koriste se kao glavni elementi montažnih okvirnih konstrukcija na bazi šperploče i izolacije.

Granični uslovi.

Diferencijalna jednadžba za provođenje topline je matematički modelčitave klase fenomena provođenja toplote i samo po sebi ne govori ništa o razvoju procesa prenosa toplote u telu koje se razmatra. Integracijom diferencijalne jednadžbe u parcijalnim derivacijama dobijamo beskonačan skup razna rješenja. Da bi se iz ovog skupa dobilo jedno konkretno rješenje koje odgovara određenom specifičnom problemu, potrebno je imati dodatne podatke koji nisu sadržani u originalnoj diferencijalnoj jednadžbi provođenja toplote. Ove dodatni uslovi, koje zajedno sa diferencijalnom jednadžbom (ili njenim rješenjem) jednoznačno određuju konkretan zadatak toplotna provodljivost, su raspodjela temperature unutar tijela (početni ili privremeni uvjeti), geometrijski oblik tijela i zakon interakcije između okruženje i površine tijela (granični uvjeti).

Za tijelo određenog geometrijskog oblika sa određenim (poznatim) fizičkim svojstvima, skup graničnih i početnih uslova naziva se granični uslovi. Dakle, početni uslov je vremenski granični uslov, a granični uslovi su prostorni granični uslov. Diferencijalna jednačina provođenja toplote, zajedno sa graničnim uslovima, čini granični problem jednačine toplote (ili, ukratko, toplotni problem).

Početno stanje se određuje postavljanjem zakona raspodjele temperature unutar tijela u početnom trenutku vremena, tj

T (x, y, z, 0) = f (x, y, z),

gdje je f (x, y, z) poznata funkcija.

U mnogim problemima, u početnom trenutku se pretpostavlja ujednačena raspodjela temperature; onda

T (x, y, z, 0) = T o = konst.

Granični uvjet se može specificirati na različite načine.

1. Granični uslov prve vrste sastoji se u specificiranju raspodjele temperature po površini tijela u bilo kojem trenutku,

T s (τ) = f(τ),

gdje T s (τ) je temperatura na površini tijela.

Izotermni granični uvjet predstavlja poseban slučaj uslovi 1. vrste. Sa izotermnom granicom, temperatura površine tijela uzima se konstantnom T s = const, kao, na primjer, kada se površina intenzivno pere tekućinom određene temperature.

2. Granični uslov druge vrste sastoji se u postavljanju gustine toplotnog fluksa za svaku tačku površine tela u funkciji vremena, to je

q s (τ) = f(τ).

Uslov druge vrste specificira vrijednost toplotnog fluksa na granici, odnosno temperaturna kriva može imati bilo koju ordinatu, ali gradijent mora biti specificiran. Najjednostavniji slučaj graničnog stanja druge vrste sastoji se od konstantnosti gustine toplotnog toka:

q s (τ) = q c= konst.

adijabatska granica predstavlja poseban slučaj stanja druge vrste. Pod adijabatskim uslovima, toplotni tok kroz granice je nula. Ako je izmjena topline tijela sa okolinom neznatna u poređenju sa toplinskim tokovima unutar tijela, površina tijela se može smatrati praktično nepropusnom za toplinu. Očigledno, u bilo kojoj tački adijabatske granice s specifični toplotni tok i gradijent koji je proporcionalan njemu duž normale na površinu jednaki su nuli.

3. Obično, granični uslov treće vrste karakteriše zakon konvektivnog prenosa toplote između površine tela i okoline pri konstantnom toplotnom toku (stacionarno temperaturno polje). U ovom slučaju, količina topline koja se prenosi u jedinici vremena sa jedinice površine tijela u okolinu s temperaturom T s u procesu hlađenja (T s> T s), direktno proporcionalna temperaturnoj razlici između površine tijela i okoline, tj

qs = α(T s - T s), (2)

gdje je α koeficijent proporcionalnosti, nazvan koeficijent prijenosa topline (wm / m 2 stepeni).

Koeficijent prijenosa topline numerički je jednak količini topline koju daje (ili prima) jedinica površine tijela u jedinici vremena pri temperaturnoj razlici između površine i okoline od 1°.

Relacija (2) se može dobiti iz Fourierovog zakona toplote, uz pretpostavku da kada gas ili tečnost struji oko površine tela, prenos toplote sa gasa na telo blizu njegove površine se odvija prema Fourierovom zakonu:

qs=-λ g (∂T g /∂n) s 1n\u003d λ g (T s -T c) 1n/∆ =α (T s -T c) 1n,

gdje je λg toplinska provodljivost plina, ∆ je uvjetna debljina graničnog sloja, α = λg /∆.

Dakle, vektor toplotnog fluksa q s je usmjeren duž normale P na izotermnu površinu, njegova skalarna vrijednost je q s .

Uslovna debljina graničnog sloja ∆ zavisi od brzine gasa (ili tečnosti) i njegove fizička svojstva. Dakle, koeficijent prijenosa topline ovisi o brzini kretanja plina, njegovoj temperaturi i mijenja se duž površine tijela u smjeru kretanja. Kao aproksimaciju, koeficijent prijelaza topline se može smatrati konstantnim, neovisnim o temperaturi, i istim za cijelu površinu tijela.

Granični uslovi treće vrste se takođe mogu koristiti kada se razmatra zagrevanje ili hlađenje tela zračenjem . Prema Stefan-Boltzmannom zakonu, toplotni tok zračenja između dvije površine je

qs (τ) = σ*,

gdje je σ* smanjena emisivnost, T a- apsolutna temperatura površine tela koje prima toplotu.

Koeficijent proporcionalnosti σ* zavisi od stanja površine tijela. Za potpuno crno tijelo, tj. tijelo koje ima sposobnost da apsorbuje svu upadnu radijaciju na njega, σ* = 5,67 10 -12 š/cm 2°C 4 . Za siva tijela σ* = ε σ , gdje je ε emisivnost, u rasponu od 0 do 1. Za polirane metalne površine koeficijenti emisivnosti su na normalna temperatura od 0,2 do 0,4, a za oksidirane i grube površine gvožđe i čelik - od 0,6 do 0,95. Sa porastom temperature, koeficijenti ε također rastu pri visoke temperature, blizu temperature topljenja, dostižu vrednosti od 0,9 do 0,95.

Uz malu temperaturnu razliku (T p - T a), omjer se može približno napisati na sljedeći način:

q s (τ) = σ*( ) [ T s (τ) –T a ] = α(T) [ T s (τ) –T a ] (3)

gdje je α (T)- koeficijent zračnog prijenosa topline, koji ima istu dimenziju kao i koeficijent konvektivnog prijenosa topline, a jednak je

α (T)=σ* = σ* ν(T)

Ovaj omjer je izraz Newtonovog zakona hlađenja ili zagrijavanja tijela, dok T a označava temperaturu površine tijela koje prima toplinu. Ako temperatura T s(τ) se neznatno mijenja, onda se koeficijent α (T) približno može uzeti konstantnim.

Ako je temperatura okoline (vazduha). T s i temperatura tela koje prima toplotu T a su iste, a koeficijent apsorpcije zračenja sredine je veoma mali, onda se u odnosu Njutnovog zakona umesto T a može napisati T s. U ovom slučaju, mali dio toplotnog fluksa koji tijelo daje konvekcijom može se postaviti jednakim α do ∆T , gdje a to- koeficijent konvektivnog prenosa toplote.

Koeficijent konvektivnog prenosa toplote α to zavisi:

1) o obliku i dimenzijama površine koja odaje toplotu (kugla, cilindar, ploča) i o njenom položaju u prostoru (vertikalno, horizontalno, nagnuto);

2) o fizičkim svojstvima površine koja oslobađa toplotu;

3) o svojstvima okoline (njena gustina, toplotna provodljivost
i viskozitet, koji zauzvrat zavise od temperature), kao i

4) od temperaturne razlike T s - T s.

U ovom slučaju, u odnosu

qs =α [T s (τ) - T s], (4)

koeficijent α će biti ukupni koeficijent prolaza toplote:

α = α do + α(T) (5)

U nastavku će se nestacionarni prijenos topline tijela, čiji je mehanizam opisan relacijom (5), zvati prijenos topline prema Newtonovom zakonu.

Prema zakonu održanja energije, količina topline q s (τ) koju daje površina tijela jednaka je količini topline koja se iznutra dovodi do površine tijela u jedinici vremena po jedinici površine područje provođenjem toplote, tj

q s (τ) = α [T s (τ) - T s(τ)] = -λ(∂T/∂n) s , (6)

gdje je, za opštu formulu problema, temperatura T s se smatra promenljivom, a koeficijent prolaza toplote α (T) približno uzeta konstanta [α (T)= α = const].

Tipično, granični uslov se piše ovako:

λ(∂T/∂n) s + α [T s (τ) - T s(τ)] = 0. (7)

Iz graničnog uslova treće vrste, kao posebnog slučaja, može se dobiti granični uslov prve vrste. Ako je omjer α /λ teži beskonačnosti [koeficijent prolaza toplote ima veliki značaj(α→∞) ili je toplotna provodljivost mala (λ→ 0)], tada

T s (τ) - T s(τ) = lim = 0, odakle je T s (τ) = T s(τ),

α ∕ λ →∞

odnosno temperatura površine tijela koje oslobađa toplinu jednaka je temperaturi okoline.

Slično, kada je α→0, iz (6) dobijamo poseban slučaj graničnog uslova druge vrste - adijabatskog uslova (jednakost sa nulom toplotnog toka kroz površinu tela). Adijabatski uvjet predstavlja još jedan granični slučaj uvjeta prijenosa topline na granici, kada se, pri vrlo malom koeficijentu prijenosa topline i značajnom koeficijentu toplinske provodljivosti, toplinski tok kroz graničnu površinu približava nuli. Površina metalni proizvod, koji je u kontaktu sa mirnim vazduhom, može se uzeti kao adijabatski za kratak proces, jer je stvarni protok toplote kroz površinu zanemarljiv. Dugim procesom površinski prijenos topline uspijeva oduzeti značajnu količinu topline od metala i više se ne može zanemariti.

4. Granični uslov četvrte vrste odgovara razmeni toplote površine tela sa okolinom (konvektivna razmena toplote tela sa tečnošću) ili razmeni toplote dodirujućih čvrstih tela kada je temperatura dodirnih površina ista. Kada tečnost (ili gas) teče oko čvrstog tela, prenos toplote sa tečnosti (gasa) na površinu tela u neposrednoj blizini površine tela (laminarni granični sloj ili laminarni podsloj) odvija se prema zakonu provođenja toplote ( molekularni prijenos topline), tj. odvija se prijenos topline koji odgovara graničnom stanju četvrte vrste

T s(τ) = [ T s(τ)] s . (osam)

Pored jednakosti temperatura, postoji i jednakost toplotnih tokova:

-λ c (∂T c /∂n) s = -λ(∂T/∂n) s . (9)

Dajemo grafičku interpretaciju četiri tipa graničnih uslova (slika 1).

Skalarna vrijednost vektora toplotnog fluksa proporcionalna je apsolutnoj vrijednosti gradijenta temperature, koja je numerički jednaka tangentu nagiba tangente na krivulju raspodjele temperature duž normale na izotermnu površinu, tj.

(∂T/∂n) s = tg φ s

Na slici 1 prikazana su četiri površinska elementa na površini tijela ∆S sa normalom na nju n (normala se smatra pozitivnom ako je usmjerena prema van). Temperatura je iscrtana duž y-ose.

Slika 1. - Razni načini postavljanje uslova na površini.

Granični uslov prve vrste je to T s(τ); u najjednostavnijem slučaju T s(τ) = konst. Nađen je nagib tangente na temperaturnu krivulju na površini tijela, a time i količina topline koju daje površina (vidi sliku 1, a).

Problemi sa graničnim uslovima druge vrste su inverzni; postavlja se tangenta nagiba tangente na temperaturnu krivulju blizu površine tijela (vidi sliku 1, b); je površinska temperatura tijela.

U problemima sa graničnim uslovima treće vrste, temperatura površine tela i tangenta nagiba tangente na temperaturnu krivu su promenljive, ali je tačka postavljena na vanjsku normalu OD, kroz koju moraju proći sve tangente na temperaturnu krivu (vidi sliku 1, in). Iz graničnog uslova (6) slijedi

tg φ s = (∂T/∂n) s = (T s (τ) - T s)/(λ∕α). (deset)

Tangens nagiba tangente na temperaturnu krivulju na površini tijela jednak je omjeru suprotnog kraka [T s (τ)-T c]

na susedni krak λ∕α odgovarajućeg pravougaonog trougla. Susjedni krak λ∕α je konstantna vrijednost, a suprotni krak [T s (τ) - T c ] se kontinuirano mijenja tokom prijenosa topline u direktnoj proporciji sa tg φ s . Iz toga slijedi da vodeći dio C ostaje nepromijenjen.

U problemima sa graničnim uslovima četvrte vrste specificira se odnos tangenta nagiba tangenti prema temperaturnim krivuljama u telu i medijumu na njihovim interfejsima (vidi sliku 1, G):

tg φ s /tg φ c = λ c ∕λ = konst. (jedanaest)

Uzimajući u obzir savršen termalni kontakt (tangente na interfejsu prolaze kroz istu tačku).

Prilikom odabira vrste jednog ili drugog najjednostavnijih graničnih uvjeta za proračun, treba imati na umu da u stvarnosti površina čvrstog tijela uvijek izmjenjuje toplinu s tekućim ili plinovitim medijem. Granicu tijela je moguće približno smatrati izotermnom u slučajevima kada je intenzitet površinskog prijenosa topline očito velik, a adijabatskom - ako je ovaj intenzitet očito mali.


Slične informacije.


1.
2.
3.
4.

Prije nastavka instalacije autonomni sistem grijanje u vlastitu kuću ili stan, vlasnik nekretnine mora imati projekat. Njegova izrada od strane stručnjaka podrazumijeva, između ostalog, da će se izvršiti proračun toplinske snage za prostoriju određene površine i zapremine. Na fotografiji možete vidjeti kako bi mogao izgledati sistem grijanja privatnog domaćinstva.

Potreba za proračunom toplotne snage sistema grijanja

Potreba za proračunom toplotne energije potrebne za grijanje prostorija i pomoćnih prostorija je zbog činjenice da je potrebno odrediti glavne karakteristike sistema, u zavisnosti od individualne karakteristike projektovani objekat, uključujući:
  • namjena zgrade i njen tip;
  • konfiguracija svake sobe;
  • broj stanovnika;
  • geografski položaj i region u kojem se naselje nalazi;
  • druge opcije.
Kalkulacija potrebna snaga grijanje je važna tačka, njegov rezultat se koristi za izračunavanje parametara oprema za grijanje koje planiraju instalirati:
  1. Izbor kotla u zavisnosti od njegove snage. Efikasnost grejne konstrukcije određena je ispravnim izborom grejne jedinice. Kotao mora imati takav kapacitet da omogući grijanje svih prostorija u skladu sa potrebama ljudi koji žive u kući ili stanu, čak iu najhladnijim zimskim danima. Istovremeno, ako uređaj ima višak snage, dio proizvedene energije neće biti tražen, što znači da će se određena količina novca potrošiti uzalud.
  2. Potreba za koordinacijom priključka na magistralni gasovod. Za spajanje na plinsku mrežu potrebne su tehničke specifikacije. Da bi to učinili, oni podnose zahtjev nadležnoj službi u kojem navode procijenjenu potrošnju plina za godinu i ukupnu procijenjenu toplinsku snagu za sve potrošače.
  3. Izvršite izračune periferne opreme. potrebno za određivanje dužine cjevovoda i poprečnog presjeka cijevi, performansi cirkulacijske pumpe, vrste baterija itd.

Opcije za približne proračune

Prilično je teško izvršiti tačan proračun toplinske snage sistema grijanja, to mogu učiniti samo profesionalci s odgovarajućim kvalifikacijama i posebnim znanjem. Iz tog razloga se ovi proračuni obično povjeravaju stručnjacima.

Istovremeno, ima ih više jednostavne načine, što vam omogućava da približno procijenite količinu potrebne toplotne energije i to možete učiniti sami:

  1. Često se koristi izračun snage grijanja po površini (detaljnije: ""). Vjeruje se da stambene zgrade grade se prema projektima izrađenim uzimajući u obzir klimu u određenom regionu, te da projektne odluke uključuju upotrebu materijala koji obezbjeđuju potrebnu toplinsku ravnotežu. Stoga je pri izračunavanju uobičajeno pomnožiti vrijednost specifične snage s površinom prostora. Na primjer, za moskovsku regiju, ovaj parametar je u rasponu od 100 do 150 vati po "kvadratu".
  2. Točniji rezultat će se dobiti ako se uzme u obzir volumen prostorije i temperatura. Algoritam proračuna uključuje visinu plafona, nivo udobnosti u grijanoj prostoriji i karakteristike kuće.

    Formula koja se koristi je sljedeća: Q = VhΔThK/860, gdje je:


    V je zapremina prostorije;
    ΔT je razlika između temperature u kući i vani na ulici;
    K je koeficijent gubitka topline.

    Faktor korekcije omogućava vam da uzmete u obzir karakteristike dizajna nekretnine. Na primjer, kada se određuje toplinska snaga sistema grijanja zgrade, za zgrade s konvencionalnim dvostrukim krovom zidanje K je u rasponu od 1,0-1,9.
  3. Metoda agregiranih indikatora. Na mnogo načina sličan prethodnoj verziji, ali se koristi za izračunavanje toplinskog opterećenja za sustave grijanja stambene zgrade ili druge velike predmete.

Sve tri gore navedene metode, koje vam omogućavaju izračunavanje potrebnog prijenosa topline, daju približan rezultat, koji se može razlikovati od stvarnih podataka gore ili dolje. Jasno je da ugradnja sistema grijanja male snage neće obezbijediti potreban stepen grijanja.

Zauzvrat, višak energije iz opreme za grijanje dovest će do brzog trošenja uređaja, prekomjerne potrošnje goriva, električne energije i, shodno tome, novca. Takvi se proračuni obično koriste u jednostavnim slučajevima, na primjer, pri odabiru kotla.

Precizan proračun toplotne snage

Stepen toplotne izolacije i njena efikasnost zavise od toga koliko je dobro napravljena i od dizajnerskih karakteristika zgrada. Najveći dio gubitka topline otpada na vanjske zidove (oko 40%), a zatim prozorske konstrukcije(oko 20%), a krov i pod 10%. Ostatak topline napušta kuću kroz ventilaciju i vrata.

Stoga, proračun toplinske snage sistema grijanja mora uzeti u obzir ove nijanse.

Za to se koriste faktori korekcije:

  • K1 zavisi od vrste prozora. Dvostruki prozori odgovaraju 1, obični stakleni - 1,27, trokomorni prozori - 0,85;
  • K2 pokazuje stepen toplotne izolacije zidova. Kreće se od 1 (pjenasti beton) do 1,5 za betonske blokove i 1,5 zidane cigle;
  • K3 odražava omjer površine ​prozora i poda. Više prozorski okvirišto je veći gubitak toplote. Kod stakla od 20% koeficijent je 1, a kod 50% raste na 1,5;
  • K4 zavisi od minimalne temperature van zgrade tokom grejne sezone. Temperatura od -20 °C uzima se kao jedinica, a zatim se 0,1 dodaje ili oduzima za svakih 5 stepeni;
  • K5 uzima u obzir broj vanjskih zidova. Koeficijent za jedan zid je 1, ako su dva ili tri, onda je 1,2, kada su četiri - 1,33;
  • K6 odražava vrstu sobe koja se nalazi iznad određene prostorije. Ako je iznad stambene etaže, vrijednost korekcije je 0,82, toplo potkrovlje je 0,91, hladno potkrovlje je 1,0;
  • K7 - zavisi od visine plafona. Za visinu od 2,5 metra to je 1,0, a za 3 metra - 1,05.
Kada su poznati svi faktori korekcije, snaga sistema grijanja se izračunava za svaku prostoriju po formuli:
U pravilu, kako bi se osigurala rezerva toplinske energije za sve vrste nepredviđenih slučajeva, rezultat se povećava za 15-20%. Mogu biti jaki mrazevi, razbijen prozor, oštećena toplotna izolacija itd.

Primjer izračuna

Recimo da trebate znati kolika bi trebala biti toplinska snaga sistema grijanja za drvenu kuću površine 150 m² sa toplim potkrovljem, tri vanjski zidovi i prozori sa duplim staklom. Istovremeno, visina zidova je 2,5 metara, a površina zastakljenja 25%. Minimalna temperatura na ulici u najmraznijim petodnevnim periodima je oko -28°C.

Korekcioni faktori u ovom slučaju će biti jednaki:
  • K1 (dvokomorni prozor sa duplim staklom) = 1,0;
  • K2 (zidovi od drveta) = 1,25;
  • K3 (površina zastakljenja) = 1,1;
  • K4 (na -25 °C -1,1, a na 30 °C) = 1,16;
  • K5 (tri vanjska zida) = 1,22;
  • K6 (topli tavan odozgo) = 0,91;
  • K7 (visina prostorije) = 1,0.

Q \u003d 100 W / m²x135 m²x1,0x1,25x1,1x1,16x1,22x0,91x1,0 = 23,9 kW.

Kao rezultat toga, snaga sistema grijanja će biti: W = Qx1,2 = 28,7 kW.

U slučaju kada bi se koristila pojednostavljena metoda proračuna zasnovana na proračunu snage grijanja prema površini, rezultat bi bio potpuno drugačiji:

100–150 W x150m² = 15–22,5 kW

Sistem grijanja bi funkcionisao bez rezerve snage - na granici. Ovaj primjer je potvrda važnosti korištenja tačnih metoda za određivanje termička opterećenja za grijanje.

Primjer izračuna toplinske snage sistema grijanja na videu:

Podijeli: