Calcolo del carico termico sul riscaldamento e relative

Come viene calcolato il carico termico calcolato per il riscaldamento? Quali fattori influenzano il bisogno di calore della casa? Come scegliere i dispositivi di riscaldamento ottimali? Nell'articolo cercheremo di rispondere a queste e ad altre domande.

Più facile, ancora più facile

Effettua immediatamente una prenotazione: questo articolo è rivolto ai proprietari di case private e appartamenti con riscaldamento autonomo. I metodi di calcolo dei sistemi di riscaldamento dei condomini sono piuttosto complessi e devono tenere conto di molti fattori: il lavoro di ventilazione, la rosa dei venti, il grado di insolazione dell'edificio e molto altro ancora.

Nel caso in cui si tratti di riscaldare una piccola casa, è più facile raccogliere la potenza termica con un certo margine. Il prezzo di diverse sezioni aggiuntive della batteria sembra appena rovinoso sullo sfondo del costo totale della costruzione.

I costi operativi, tuttavia, con una corretta organizzazione, non aumenteranno affatto: i termostati e le strozzature limiteranno la capacità termica nei giorni caldi quando non saranno richiesti.

Quindi: il nostro obiettivo è imparare a calcolare il carico sul riscaldamento nei modi più semplici e comprensibili per un non specialista.

Cosa pensiamo

Dobbiamo imparare a contare:

• Potenza termica totale (potenza totale dei dispositivi di riscaldamento e, nel caso di un sistema autonomo, anche la potenza della caldaia).
• Potenza del riscaldatore separata in una stanza singola.

Inoltre, toccheremo diversi valori correlati:

• Calcolo della quantità di liquido di raffreddamento e del volume del vaso di espansione dell'impianto di riscaldamento.

• Selezione delle prestazioni della pompa di circolazione.
• Selezione del diametro di riempimento ottimale.

Potenza termica totale

Per area

Mezzo secolo fa, gli SNiP offrono lo schema di calcolo più semplice che molti usano fino ad oggi: 100 watt di calore sono presi per metro quadrato di spazio riscaldato. Su una casa di 100 piazze occorrono 10 kW. Point.

Semplice, comprensibile e troppo impreciso.

Le ragioni?

1. Gli SNiP sono stati sviluppati per condomini. Perdite di calore in un appartamento circondato da locali riscaldati e in una casa privata con l'aria ghiacciata oltre le mura sono incomparabili.
2. Il calcolo è corretto per appartamenti con altezza del soffitto di 2,5 metri. Un soffitto più alto aumenterà il volume della stanza e, di conseguenza, il costo del calore.

1. Attraverso finestre e porte, si perde molta più energia termica che attraverso le pareti.
2. Infine, sarà logico supporre che le perdite di calore a Sochi e Yakutsk varieranno notevolmente. Aumentando il delta di temperatura tra la stanza e la strada raddoppierà il consumo di calore per il riscaldamento esattamente due volte. La fisica, comunque.

Per volume

Per i locali con resistenza termica standardizzata delle strutture di contenimento (per Mosca - 3,19 m2 * C / W), è possibile utilizzare il calcolo della potenza termica per volume della stanza.

• 40 watt di calore sono presi per metro cubo di volume di appartamento riscaldato. Per un metro cubo di volume di una casa privata senza muri comuni con edifici riscaldati vicini - 60.

• 100 watt di energia termica vengono aggiunti al valore di base per ciascuna finestra. Per ogni porta che conduce alla strada - 200.
• La potenza ricevuta viene moltiplicata per il coefficiente regionale:

Calcoliamo ancora una volta la necessità di riscaldare l'energia termica per una casa con un'area di 100 quadrati, ma ora specificiamo il compito:

1. L'altezza dei soffitti di 3,2 metri ci darà un volume interno della casa di 3,2 * 100 = 320 m3.
2. La potenza termica di base sarà 320 * 60 = 19200 watt.
3. Windows e porte faranno la loro parte: 19200+ (100 * 8) + (200 * 2) = 20.400 watt.
4. Il freddo rinvigorente di gennaio ci costringerà a utilizzare un coefficiente di clima pari a 1,7. 20400 * 1,7 = 34640 watt.

Come è facile vedere, la differenza con il calcolo secondo il primo schema non è solo eccezionale: è sorprendente.

Cosa fare se la qualità dell'isolamento della casa è significativamente migliore o peggiore di quanto richiesto dalla normativa edilizia? Protezione termica degli edifici?

Per volume e coefficiente di riscaldamento

L'istruzione per questa situazione si riduce a utilizzare una formula della forma Q = V * Dt * K / 860, in cui:

• Q - l'amato indicatore della potenza termica in kilowatt.
• V - Volume di spazio riscaldato.
• Dt è il delta delle temperature tra la stanza e la strada al culmine del freddo.
• K - coefficiente dipendente dal grado di isolamento dell'edificio.

Due variabili richiedono commenti separati.

Le temperature delta vengono prese tra la temperatura di dimora SNiP prescritta (+18 per le regioni con temperature invernali inferiori a -31 ° C e +20 per le zone con gelate più forti) e un minimo medio del mese più freddo. Concentrarsi sul minimo assoluto non vale la pena: il freddo da record è raro e, mi dispiace per il gioco di parole involontario, il tempo non lo fa.

Il coefficiente di isolamento termico può essere ricavato approssimando i dati della seguente tabella:

Facciamo ancora una volta il calcolo dei carichi di calore sul riscaldamento per la nostra casa a Tynda, specificando che è isolato con un rivestimento di plastica espansa spesso 150 mm e protetto dalle intemperie da finestre a triplo vetro.

In realtà, altrimenti le case moderne nelle condizioni del Far North non sono costruite.

1. Si presume che la temperatura all'interno della casa sia +20 C.
2. Il minimo medio di gennaio sarà utilmente richiesto dalla famosa enciclopedia di Internet. È -33C.
3. Quindi, Dt = 53 gradi.
4. Prendiamo il coefficiente di isolamento termico pari a 0,7: l'isolamento termico descritto da noi è vicino al limite superiore di efficienza.

Q = 320 * 53 * 0,7 / 860 = 13,8 kW. È questo valore che vale la pena guidare quando si sceglie una caldaia.

Selezione della potenza del dispositivo di riscaldamento

Come calcolare il carico termico sulla sezione del profilo corrispondente ad una singola stanza?

Semplicemente semplice: eseguire il calcolo su uno degli schemi sopra, ma per il volume della stanza. Ad esempio, una stanza di 10 m2 avrà esattamente 1/10 della potenza termica totale; in base al calcolo secondo l'ultimo schema, è pari a 1380 watt.

Come scegliere un riscaldatore con le caratteristiche desiderate?

Nel caso generale, semplicemente esaminando la documentazione per il radiatore o il convettore che hai osservato. I produttori di solito indicano il valore del flusso di calore per una singola sezione o l'intero strumento.

Nuance: il flusso di calore è solitamente indicato per il delta di temperatura di 70 gradi tra il refrigerante e l'aria nella stanza. La riduzione di questo delta della metà causerà una doppia caduta di potenza.

Se per qualche motivo la documentazione e il sito Web del produttore non sono disponibili, è possibile utilizzare i seguenti valori medi:

Separatamente, vale la pena di stipulare il calcolo del trasferimento di calore del registro.

Per un tubo orizzontale di sezione circolare, viene calcolato dalla formula Q = Pi * Dn * L * k * Dt, in cui:

• Q - potenza termica in watt;
• Pi è il numero pi preso per essere 3,1415;
• Dн è il diametro esterno della sezione di registro in metri.
• L - lunghezza del tubo in metri.
• k è il coefficiente di conducibilità termica, che per il tubo in acciaio è considerato pari a 11,63 W / m2 * C;
• Dt è il delta di temperatura tra il refrigerante e l'aria nella stanza.

Un registro tipico è composto da diverse sezioni. Allo stesso tempo, tutti, tranne il primo, si trovano nel flusso ascendente di aria calda, che riduce il parametro Dt e influenza direttamente il trasferimento di calore. Ecco perché viene utilizzato un fattore aggiuntivo di 0,9 per la seconda e altre sezioni.

Seguiamo l'esempio di questo calcolo.

Calcoliamo la capacità termica di un registro a quattro sezioni con una lunghezza di tre metri, costituito da un tubo con un diametro esterno di 208 mm, con una temperatura del liquido di raffreddamento di 70 gradi e una temperatura dell'aria nella stanza di 20 gradi.

1. La potenza della prima sezione sarà 3.1415 * 0.208 * 3 * 11.63 * 50 = 1140 watt (arrotondato all'intero numero).
2. La potenza della seconda e delle altre sezioni è pari a 1140 * 0,9 = 1026 watt.
3. La potenza termica totale del registro è 1140+ (1026 * 3) = 4218 watt.

Capacità del serbatoio di espansione

Questo è uno dei parametri che devono essere calcolati in un sistema di riscaldamento autonomo. Il serbatoio di espansione deve contenere il refrigerante in eccesso durante la sua espansione termica. Il prezzo del suo volume insufficiente - funzionamento costante della valvola di sicurezza.

Tuttavia: il volume sovrastimato del serbatoio non ha conseguenze negative.

Nella versione più semplice del calcolo, il serbatoio viene considerato pari al 10% della quantità totale di refrigerante nel circuito. Come scoprire la quantità di refrigerante?

Ecco un paio di soluzioni semplici:

• Il sistema è pieno d'acqua, dopo di che si fonde in qualsiasi piatto dimensionale.
• Inoltre, in un sistema bilanciato, il volume del liquido di raffreddamento in litri è circa pari a 13 volte la potenza della caldaia in kilowatt.

Una formula di calcolo del serbatoio più complessa (ma che fornisce anche un risultato più accurato) si presenta così:

V = (Vt x E) / D.

In esso:

• V è il volume richiesto del serbatoio in litri.
• Vt è il volume del liquido di raffreddamento in litri.
• E è il coefficiente di dilatazione del liquido di raffreddamento alla temperatura massima di esercizio del circuito.
• D - rapporto di efficienza del serbatoio.

E in questo caso, un paio di parametri hanno bisogno di commenti.

Il coefficiente di espansione dell'acqua, che spesso funge da refrigerante, quando riscaldato dalla temperatura iniziale di + 10 ° C può essere ricavato dalla seguente tabella:

Utile: miscele di acqua e glicole utilizzate come antigelo per circuiti di riscaldamento, espandono se riscaldate leggermente più forti. La differenza raggiunge lo 0,45% se riscaldata a 100 gradi di una soluzione di glicole al 30%.

Il coefficiente di efficienza del serbatoio di espansione viene calcolato utilizzando la seguente formula: D = (Pv - Ps) / (Pv + 1).

In esso:

• Pv è la pressione di esercizio massima consentita nel circuito. È impostato per attivare la valvola di sicurezza. Di norma, viene scelto pari a 2,5 atmosfere.
• Ps - pressione di carica del serbatoio. Di solito corrisponde all'altezza della colonna d'acqua nel circuito sopra il serbatoio. Ad esempio, nel sistema di riscaldamento, dove la parte superiore dei radiatori del secondo piano si eleva sopra un serbatoio montato nel seminterrato, a 5 metri, il serbatoio viene caricato con una pressione di 0,5 atmosfere (che corrisponde a una testa di cinque metri).

Ad esempio, eseguiamo un calcolo del serbatoio fai-da-te per le seguenti condizioni:

• Il volume del liquido di raffreddamento nel circuito è di 400 litri.
• Portatore di calore - acqua riscaldata dalla caldaia da 10 a 70 gradi.
• La valvola di sicurezza è impostata a 2,5 kgf / cm2.
• Il serbatoio di espansione viene gonfiato con aria a una pressione di 0,5 kgf / cm2.

Quindi:

1. Il rapporto di efficienza del serbatoio è (2,5-0,5) / (2,5 + 1) = 0,57.

1. Il coefficiente di espansione dell'acqua quando riscaldato a 60 gradi è 2,25%, o 0,0225.
2. Il serbatoio deve avere un volume minimo di 400 * 0,0225 / 0,57 = 16 (arrotondato al valore più vicino dalla gamma di dimensioni del serbatoio) litri.

pompa

Come scegliere la pressione ottimale e le prestazioni della pompa?

Con tutta la pressione è semplice. Il suo valore minimo di 2 metri (0,2 kgf / cm2) è sufficiente per il contorno di qualsiasi lunghezza ragionevole.

Riferimento: il sistema di riscaldamento di un condominio funziona quando la differenza tra la miscela e il flusso di ritorno è esattamente di due metri.

Le prestazioni possono essere calcolate in base allo schema più semplice: l'intero volume del contorno dovrebbe girare tre volte all'ora. Quindi, per la quantità di refrigerante sopra menzionata in 400 litri, la prestazione minima ragionevole della pompa di circolazione del sistema di riscaldamento con una testa operatrice dovrebbe essere pari a 0,4 * 3 = 1,2 m3 / ora.

Per le singole sezioni del circuito, dotate di una propria pompa, le sue prestazioni possono essere calcolate con la formula G = Q / (1.163 * Dt).

In esso:

• G - apprezzato valore di prestazione in metri cubi all'ora.
• Q è la potenza termica della sezione del sistema di riscaldamento in kilowatt.
• 1.163 - capacità termica costante e media dell'acqua.
• Dt è la differenza di temperatura tra il rifornimento e le linee di ritorno in gradi Celsius.

Suggerimento: nei sistemi autonomi, di solito è pari a 20 gradi.

Quindi, per un circuito con una potenza termica di 5 kilowatt a un delta di 20 gradi tra il flusso e il flusso di ritorno, è necessaria una pompa con una capacità di almeno 5 / (1.163 * 20) = 0,214 m3 / h.

Diametro del tubo

Come scegliere il diametro di riempimento ottimale nel circuito con una potenza termica conosciuta?

La formula D = 354 * (0.86 * Q / Dt) / v aiuterà qui.

In esso:

• D è il diametro interno del tubo in centimetri.
• Q è la potenza termica del circuito in kilowatt.
• Dt è la temperatura delta tra il flusso e il tubo di ritorno. Ricordiamo che il valore tipico di Dt per un sistema di riscaldamento autonomo è 20 C.
• v è la portata. L'intervallo dei suoi valori va da 0,6 a 1,5 m / s. A velocità inferiori, la differenza di temperatura tra il primo e l'ultimo radiatore nel circuito aumenta; a livelli più alti, il rumore idraulico diventa evidente.

Calcoliamo il diametro minimo per il famoso profilo con una capacità di 5 kW a una velocità dell'acqua nei tubi di 1 m / s.

D = 354 * (0,86 * 5/20) / 1 = 4,04 mm. Dal punto di vista pratico, questo significa che puoi prendere i tubi della dimensione minima disponibile e non avere paura della lenta circolazione in essi.

conclusione

Speriamo che l'abbondanza di formule e numeri secchi non sia stanca di un lettore rispettato. Come al solito, il video in allegato offrirà la sua attenzione a ulteriori informazioni tematiche. Buona fortuna!