Návrh a tepelný výpočet topného systému je povinnou etapou pro zajištění vytápění domu. Hlavním úkolem výpočetních opatření je stanovení optimálních parametrů kotle a radiátorového systému.
Souhlasím, na první pohled se může zdát, že výpočet tepelného inženýrství pouze technikem. Ne všechno je však tak těžké. Znát algoritmus akcí, to bude dopadat nezávisle provádět nezbytné výpočty.
Článek podrobně popisuje postup výpočtu a dává všechny potřebné vzorce. Pro lepší pochopení jsme připravili příklad tepelných výpočtů pro soukromý dům.
Tepelný výpočet vytápění: obecná objednávka
Klasický tepelný výpočet topného systému je konsolidovaný technický dokument, který obsahuje povinné standardní metody výpočtu.
Před studiem těchto výpočtů hlavních parametrů však musíte rozhodnout o koncepci samotného topného systému.
Výpočty a kompetentní návrh autonomních topných okruhů jsou nezbytné pro výběr zařízení, které může vytápět dům určité oblasti 
Výpočty se provádějí s odkazem na nejchladnější měsíc roku, tj. po dobu maximálního zatížení systému 
Při výpočtech se berou v úvahu ztráty, ke kterým dochází u okenních a dveřních otvorů, jakož i přes ventilační systém spojený s ulicí. 
Tepelné charakteristiky stavebních konstrukcí jsou vždy zohledněny, jedním z úkolů je ochrana tepla 
Nezávislý systém vytápění soukromého domu se musí vyrovnat s ohřevem vzduchu vstupujícího ventilačními otvory během ventilačního období a otevřenými dveřmi. 
Kotel nezávislého topného systému se musí vyrovnat s obnovou tepelných ztrát. Jeho výkon by měl umožnit udržení teploty v domě + 20º С 
Po určení optimálního výkonu kotle zvolte nejvhodnější jednotku pro účinnost a provozní náklady 
U systémů s nuceným pohybem chladiva se provádějí hydraulické výpočty pro výběr čerpadla a optimální průměr potrubí
Topný systém se vyznačuje nuceným prouděním a nedobrovolným odvodem tepla v místnosti.
Hlavní úkoly výpočtu a návrhu topného systému:
- nejspolehlivěji určují tepelné ztráty;
- stanovit počet a podmínky použití chladiva;
- nejpřesněji vyberte prvky generace, pohybu a uvolnění tepla.
Při stavbě topného systému je nutné nejprve shromáždit různá data o místnosti / budově, kde bude topný systém používán. Po výpočtu tepelných parametrů systému analyzujte výsledky aritmetických operací.
Na základě získaných dat jsou komponenty topného systému vybrány s následným nákupem, instalací a uvedením do provozu.
Vytápění je vícesložkový systém pro zajištění schválené teploty v místnosti / budově. Jedná se o samostatnou část komunikačního komplexu moderního obydlí.
Je pozoruhodné, že tento způsob tepelného výpočtu umožňuje přesně vypočítat velké množství veličin, které specificky popisují budoucí systém vytápění.
V důsledku tepelného výpočtu budou k dispozici následující informace:
- počet tepelných ztrát, výkon kotle;
- počet a typ topných těles pro každou místnost zvlášť;
- hydraulické charakteristiky potrubí;
- objem, rychlost chladiva, výkon tepelného čerpadla.
Tepelné výpočty nejsou teoretické náčrty, ale zcela přesné a rozumné výsledky, které jsou doporučeny v praxi při výběru komponent topného systému.
Normy teplotních podmínek místností
Před provedením jakýchkoli výpočtů systémových parametrů je nutné alespoň znát pořadí očekávaných výsledků a také mít standardizované charakteristiky některých tabulkových hodnot, které musí být nahrazeny vzorci nebo jimi řízeny.
Po provedení výpočtů parametrů s takovými konstantami si můžete být jisti spolehlivostí požadovaného dynamického nebo konstantního parametru systému.
Pro prostory různých účelů existují referenční normy pro teplotní režimy bytových a nebytových prostor. Tyto normy jsou zakotveny v tzv. GOST.
Pro topný systém je jedním z takových globálních parametrů teplota místnosti, která by měla být konstantní bez ohledu na období roku a podmínky prostředí.
V souladu s předpisy hygienických norem a pravidel existují rozdíly v teplotě vzhledem k letnímu a zimnímu období roku. Teplotní stav místnosti v letní sezóně je v odpovědnosti klimatizačního systému, princip jejího výpočtu je podrobně popsán v tomto článku.
Teplota v místnosti je však v zimě zajištěna topným systémem. Proto se zajímáme o teplotní rozsahy a jejich odchylky odchylek pro zimní období.
Většina regulačních dokumentů specifikuje následující teplotní rozsahy, které umožňují osobě pohodlně být v místnosti.
Pro nebytové prostory do 100 m 2 :
- 22-24 ° С - optimální teplota vzduchu;
- 1 ° С - přípustné oscilace.
U kancelářských prostor o rozloze více než 100 m 2 je teplota 21-23 ° C. U nebytových průmyslových typů se rozsahy teplot značně liší v závislosti na účelu areálu a zavedených standardech ochrany práce.
Každá osoba má „pohodlnou“ pokojovou teplotu. Někdo rád v místnosti je velmi teplý, někdo je pohodlný, když je pokoj v pohodě - je to zcela individuální
Pokud jde o obytné prostory: byty, soukromé domy, pozemky, atd. Existují určité teplotní rozsahy, které lze upravit v závislosti na přání obyvatel.
A přesto pro konkrétní prostory bytu a domu máme:
- 20-22 ° С, včetně dětí, místnost, tolerance ± 2 ° С -
- 19-21 ° С - kuchyň, toaleta, tolerance ± 2 ° С;
- 24-26 ° С - koupelna, sprcha, bazén, tolerance ± 1 ° С;
- 16-18 ° С - chodby, chodby, schodiště, sklady, tolerance + 3 ° С
Je důležité poznamenat, že existuje několik základních parametrů, které ovlivňují teplotu v místnosti a které je třeba při výpočtu topného systému řídit: vlhkost (40-60%), koncentrace kyslíku a oxidu uhličitého ve vzduchu (250: 1), rychlost vzduchu hmotnost (0, 13-0, 25 m / s), atd.
Výpočet tepelných ztrát v domě
Podle druhého zákona termodynamiky (školní fyzika) nedochází k spontánnímu přenosu energie z méně zahřátých na více vyhřívané mini- nebo makro objekty. Zvláštním případem tohoto zákona je „touha“ vytvořit teplotní rovnováhu mezi dvěma termodynamickými systémy.
Například, první systém je prostředí s teplotou -20 ° С, druhý systém je budova s vnitřní teplotou + 20 ° С. Podle výše uvedeného zákona se tyto dva systémy budou snažit vyrovnat prostřednictvím výměny energie. K tomu dojde prostřednictvím tepelných ztrát z druhého systému a chlazení v prvním systému.
Rozhodně můžeme říci, že okolní teplota závisí na zeměpisné šířce, ve které se nachází soukromý dům. Teplotní rozdíl ovlivňuje únik tepla z budovy (+)
Tepelné ztráty znamenají nedobrovolné uvolnění tepla (energie) z nějakého objektu (domu, bytu). Pro obyčejný byt, tento proces není tak "znatelné" ve srovnání s soukromým domem, protože byt se nachází uvnitř budovy a "sousedí" s jinými byty.
V soukromém domě, přes vnější zdi, podlahu, střechu, okna a dveře, do určité míry, teplo "opustí".
Znalost velikosti tepelných ztrát za nejnepříznivějších povětrnostních podmínek a vlastností těchto podmínek umožňuje přesně vypočítat výkon topného systému.
Objem úniků tepla z budovy se tedy vypočítá podle následujícího vzorce:
Q = Q podlaha + Q stěna + Q okno + Q střecha + Q dveře + … + Q i, kde
Qi je objem ztrát tepla z jednotného typu pláště budovy.
Každá složka vzorce se vypočítá podle vzorce:
Q = S * ∆T / R, kde
- Q - únik tepla, V;
- S - plocha konkrétního typu stavby, náměstí. m;
- ∆T je teplotní rozdíl mezi okolním vzduchem a uvnitř místnosti, ° C;
- R - tepelný odpor určitého typu konstrukce, m 2 * ° C / W.
Doporučuje se, aby se z pomocných tabulek odebíralo velmi vysoké tepelné zatížení pro skutečně existující materiály.
Tepelný odpor lze navíc získat pomocí následujícího vztahu:
R = d / k, kde
- R - tepelný odpor, (m 2 * K) / W;
- k je koeficient tepelné vodivosti materiálu, W / (m 2 * K);
- d je tloušťka tohoto materiálu, m.
Ve starých domech s vlhkým zastřešením dochází k únikům tepla přes horní část budovy, a to přes střechu a podkroví. Tento problém řeší provádění činností na izolaci stropu nebo tepelné izolace mansardové střechy.
Pokud zahřejete půdní prostor a střechu, pak je možné výrazně snížit celkovou tepelnou ztrátu z domu
V domě je několik typů tepelných ztrát přes praskliny v konstrukcích, větrací systém, kuchyňský digestoř, otevírání oken a dveří. Ale s ohledem na jejich objem nedává smysl, protože nepředstavují více než 5% celkového počtu úniků tepla.
Stanovení výkonu kotle
Pro podporu teplotního rozdílu mezi prostředím a teplotou uvnitř domu je zapotřebí autonomní systém vytápění, který udržuje správnou teplotu v každé místnosti soukromého domu.
Základem topného systému jsou různé typy kotlů: kapalné nebo tuhé palivo, elektrické nebo plynové.
Kotel je centrální jednotkou topného systému, který generuje teplo. Hlavní vlastností kotle je jeho výkon, a to přepočítací koeficient, množství tepla za jednotku času.
Po výpočtu tepelného zatížení na vytápění získáme požadovaný jmenovitý výkon kotle.
Pro obyčejný vícepokojový byt se výkon kotle vypočítá přes plochu a specifický výkon:
P kotle = (S místnosti * P specifické ) / 10, kde
- S pokoje - celková plocha vytápěné místnosti;
- P podélný - specifický výkon vzhledem ke klimatickým podmínkám.
Ale tento vzorec nebere v úvahu tepelnou ztrátu, která je dost v soukromém domě.
Existuje další vztah, který tento parametr zohledňuje:
P kotle = (Q ztráta * S) / 100, kde
- P kotel - výkon kotle;
- Q ztráta - tepelné ztráty;
- S - vytápěná plocha.
Musí být zvýšena konstrukční kapacita kotle. Sklad je nutný, pokud plánujete využít kotel na ohřev vody pro koupelnu a kuchyň.
Ve většině systémů vytápění soukromých domů se doporučuje použít expanzní nádobu, ve které bude zásobování chladiva skladováno. Každý soukromý dům potřebuje teplou vodu.
Pro zajištění rezervy výkonu kotle v posledním vzorci je třeba připočítat bezpečnostní faktor K:
P kotle = (Q ztráta * S * K) / 100, kde
K - bude roven 1, 25, tj. Vypočtený výkon kotle se zvýší o 25%.
Kapacita kotle tak umožňuje udržet standardní teplotu vzduchu v místnostech budovy a mít v domě počáteční a dodatečný objem teplé vody.
Vlastnosti výběru radiátorů
Standardní komponenty pro zajištění tepla v místnosti jsou radiátory, panely, podlahové vytápění, konvektory atd. Nejběžnějšími částmi topného systému jsou radiátory.
Tepelný radiátor je speciální dutá modulární konstrukce ze slitiny s vysokým přenosem tepla. Je vyrobena z oceli, hliníku, litiny, keramiky a dalších slitin. Princip činnosti topného tělesa je redukován na vyzařování energie z chladiva do prostoru místnosti prostřednictvím „okvětních lístků“.
Hliníkové a bimetalické topné těleso nahradilo masivní litinové baterie. Snadná výroba, vysoký přenos tepla, dobrý design a design učinily tento výrobek populárním a populárním nástrojem pro vyzařování tepla v místnosti.
Existuje několik metod pro výpočet radiátorů v místnosti. Následující seznam metod je řazen podle vzestupné přesnosti.
Možnosti výpočtu:
- Podle oblasti . N = (S * 100) / C, kde N je počet sekcí, S je plocha místnosti (m 2 ), C je tepelný výkon jedné sekce radiátoru (W, převzato z tohoto pasu nebo certifikátu výrobku), 100 W je množství tepelného toku který je nezbytný pro ohřev 1 m 2 (empirická hodnota). Vyvstává otázka: jak vzít v úvahu výšku stropu místnosti?
- Podle objemu . N = (S * H * 41) / C, kde N, S, C je podobná. H - výška místnosti, 41 W - množství tepla, které je nutné pro vytápění 1 m 3 (empirická hodnota).
- Podle koeficientů . N = (100 * S * K1 * K2 * K3 * K4 * K5 * K6 * K7) / C, kde N, S, C a 100 jsou podobné. K1 - zaúčtování počtu komor v okně skleněné jednotky místnosti, K2 - izolace stěn, K3 - poměr plochy oken k prostoru místnosti, K4 - průměrná teplota v nejchladnějším zimním týdnu, K5 - počet vnějších stěn místnosti („ven“) K6 - typ místnosti nad, K7 - výška stropu.
Toto je nejpřesnější verze výpočtu počtu sekcí. Zaokrouhlení zlomkových výsledků výpočtů je samozřejmě vždy provedeno na další celé číslo.
Hydraulický výpočet vodovodu
„Obraz“ výpočtu tepla pro vytápění samozřejmě nemůže být dokončen bez výpočtu takových vlastností, jako je objem a rychlost chladiva. Ve většině případů je chladicí kapalina běžná voda v kapalném nebo plynném kamenném stavu.
Doporučuje se vypočítat skutečný objem nosiče tepla součtem všech dutin v topném systému. Při použití jednookruhového kotle je to nejlepší volba. Při použití dvouokruhových kotlů v otopném systému je nutné vzít v úvahu náklady na teplou vodu pro hygienické a jiné domácí účely.
Výpočet objemu ohřáté vody dvoukruhovým kotlem, který obyvatelům poskytne teplou vodu a ohřev chladiva, se provádí sčítáním vnitřního objemu topného okruhu a skutečných potřeb uživatelů ve vytápěné vodě.
Objem teplé vody v topném systému se vypočítá podle vzorce:
W = k * P, kde
- W je objem nosiče tepla;
- P je výkon topného kotle;
- k - účiník (počet litrů na jednotku výkonu, rovný 13, 5, rozsah - 10-15 litrů).
Výsledný vzorec tak vypadá takto:
W = 13, 5 * P
Rychlost chladiva - konečné dynamické posouzení topného systému, které charakterizuje rychlost cirkulace kapaliny v systému.
Tato hodnota pomáhá posoudit typ a průměr potrubí:
V = (0, 86 * P * μ) / ∆T, kde
- P - výkon kotle;
- μ - účinnost kotle;
- ∆T je teplotní rozdíl mezi napájecí vodou a okruhem vratné vody.
Pomocí výše uvedených metod hydraulického výpočtu bude možné získat reálné parametry, které jsou „základem“ budoucího systému vytápění.
Příklad tepelného výpočtu
Příkladem tepelného výpočtu je obyčejný jednopatrový dům se čtyřmi obytnými místnostmi, kuchyní, koupelnou, „zimní zahradou“ a technickou místností.
Základ tvoří monolitická železobetonová deska (20 cm), vnější stěny jsou betonové (25 cm) s omítkou, střecha je z dřevěných trámů, střecha je kovová a minerální vlna (10 cm).
Označte počáteční parametry domu, potřebné pro výpočty.
Rozměry budovy:
- výška podlahy - 3 m;
- malé okno přední a zadní části budovy 1470 * 1420 mm;
- velké okno fasády 2080 * 1420 mm;
- vstupní dveře 2000 * 900 mm;
- zadní dveře (přístup na terasu) 2000 * 1400 (700 + 700) mm.
Celková šířka objektu je 9, 5 m 2, délka 16 m 2 . Zahřívány budou pouze obývací pokoje (4 ks), koupelna a kuchyň.
Chcete-li přesně vypočítat tepelné ztráty na stěnách z prostoru vnějších stěn, odečtěte plochu všech oken a dveří - jedná se o zcela odlišný typ materiálu s tepelným odporem.
Začneme výpočtem ploch homogenních materiálů:
- užitná plocha - 152 m 2 ;
- plocha střechy je 180 m 2, s přihlédnutím k výšce podkroví 1, 3 ma šířce nosníku 4 m;
- plocha oken je 3 x 1, 47 * 1, 42 + 2, 08 * 1, 42 = 9, 22 m2;
- plocha dveří je 2 * 0, 9 + 2 * 2 * 1, 4 = 7, 4 m 2 .
Plocha vnějších stěn bude 51 * 3-9, 22-7, 4 = 136, 38 m 2 .
Na každý materiál přistoupíme k výpočtu tepelných ztrát:
- Q podlaha = S * ∆T * k / d = 152 * 20 * 0, 2 / 1, 7 = 357, 65 W;
- Q střecha = 180 * 40 * 0, 1 / 0, 05 = 14400 W;
- Q okno = 9, 22 * 40 * 0, 36 / 0, 5 = 265, 54 W;
- Q dveře = 7, 4 * 40 * 0, 15 / 0, 75 = 59, 2 W;
A také Q stěna odpovídá 136, 38 * 40 * 0, 25 / 0, 3 = 4546. Součet všech tepelných ztrát bude 19628, 4 wattů.
Výsledkem je výpočet výkonu kotle: P kotle = Q ztráta * S vytápění * K / 100 = 19628, 4 * (10, 4 + 10, 4 + 13, 5 + 27, 9 + 14, 1 + 7, 4) * 1, 25 / 100 = 19628, 4 * 83, 7 * 1, 25 / 100 = 20536, 2 = 21 kw.
Vypočítejte počet sekcí radiátorů, které budou vyrobeny pro jednu z místností. Pro všechny ostatní výpočty jsou podobné. Rohová místnost (vlevo, dolní roh diagramu) má například plochu 10, 4 m2.
To znamená, že N = (100 * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C = (100 * 10, 4 * 1, 0 * 1, 0 * 0, 9 * 1, 3 * 1, 2 * 1, 0 * 1, 05) /180=8, 5176=9.
Tento pokoj vyžaduje 9 částí radiátoru s tepelným výkonem 180 wattů.
Obracíme se na výpočet množství chladiva v systému - W = 13, 5 * P = 13, 5 * 21 = 283, 5 l. To znamená, že rychlost chladiva bude: V = (0, 86 * P * μ) / ∆T = (0, 86 * 21000 * 0, 9) /20=812, 7 l.
В результате полный оборот всего объёма теплоносителя в системе будет эквивалентен 2.87 раза в один час.
Подборка статей по тепловому расчету поможет определиться с точными параметрами элементов отопительной системы:
- Расчет системы отопления частного дома: правила и примеры расчёта
- Tepelně technické výpočty budovy: specifika a vzorce pro provádění výpočtů + praktické příklady
Závěry a užitečné video na toto téma
Простой расчёт отопительной системы для частного дома представлен в следующем обзоре:
Все тонкости и общепринятые методики просчёта теплопотерь здания показаны ниже:
Ещё один вариант расчёта утечек тепла в типичном частном доме:
В этом видео рассказывается об особенностях циркуляции носителя энергии для обогрева жилища:
Тепловой расчёт отопительной системы носит индивидуальный характер, его необходимо выполнять грамотно и аккуратно. Чем точнее будут сделаны вычисления, тем меньше переплачивать придется владельцам загородного дома в процессе эксплуатации.
Имеете опыт выполнения теплового расчета отопительной системы? Nebo máte otázky na toto téma? Sdílejte prosím svůj názor a zanechte komentář. Blok zpětné vazby je umístěn níže.