Thermal na pagkalkula ng isang sistema ng pag-init: kung paano tama ang pagkalkula ng pagkarga sa system
Ang disenyo at thermal na pagkalkula ng isang sistema ng pag-init ay isang ipinag-uutos na yugto kapag nag-aayos ng pagpainit sa bahay.Ang pangunahing gawain ng mga aktibidad sa computational ay upang matukoy ang pinakamainam na mga parameter ng boiler at radiator system.
Sumang-ayon, sa unang sulyap ay maaaring mukhang isang inhinyero lamang ang maaaring magsagawa ng mga kalkulasyon ng thermal engineering. Gayunpaman, hindi lahat ay sobrang kumplikado. Alam ang algorithm ng mga aksyon, magagawa mong independiyenteng maisagawa ang mga kinakailangang kalkulasyon.
Inilalarawan ng artikulo nang detalyado ang pamamaraan ng pagkalkula at nagbibigay ng lahat ng kinakailangang mga formula. Para sa isang mas mahusay na pag-unawa, naghanda kami ng isang halimbawa ng isang pagkalkula ng thermal para sa isang pribadong bahay.
Ang nilalaman ng artikulo:
- Thermal na pagkalkula ng pag-init: pangkalahatang pamamaraan
- Mga pamantayan para sa mga kondisyon ng temperatura ng silid
- Pagkalkula ng pagkawala ng init sa bahay
- Pagpapasiya ng kapangyarihan ng boiler
- Mga tampok ng pagpili ng mga radiator
- Hydraulic na pagkalkula ng supply ng tubig
- Halimbawa ng pagkalkula ng thermal
- Mga konklusyon at kapaki-pakinabang na video sa paksa
Thermal na pagkalkula ng pag-init: pangkalahatang pamamaraan
Ang klasikong pagkalkula ng thermal ng isang sistema ng pag-init ay isang pinagsama-samang teknikal na dokumento na may kasamang ipinag-uutos na hakbang-hakbang na karaniwang mga pamamaraan ng pagkalkula.
Ngunit bago pag-aralan ang mga kalkulasyon na ito ng mga pangunahing parameter, kailangan mong magpasya sa konsepto ng sistema ng pag-init mismo.
Ang sistema ng pag-init ay nailalarawan sa pamamagitan ng sapilitang supply at hindi sinasadyang pag-alis ng init sa silid.
Ang mga pangunahing gawain ng pagkalkula at pagdidisenyo ng isang sistema ng pag-init:
- pinaka-maaasahang matukoy ang pagkawala ng init;
- matukoy ang dami at kundisyon ng paggamit ng coolant;
- piliin ang mga elemento ng henerasyon, paggalaw at paglipat ng init nang tumpak hangga't maaari.
Sa panahon ng pagtatayo mga sistema ng pag-init Kinakailangan na unang mangolekta ng iba't ibang data tungkol sa silid/gusali kung saan gagamitin ang sistema ng pag-init. Pagkatapos kalkulahin ang mga thermal parameter ng system, pag-aralan ang mga resulta ng mga operasyon ng aritmetika.
Batay sa data na nakuha, ang mga bahagi ng sistema ng pag-init ay pinili, na sinusundan ng pagbili, pag-install at pag-commissioning.
Kapansin-pansin na ang paraan ng pagkalkula ng thermal na ito ay nagbibigay-daan sa isa na lubos na tumpak na kalkulahin ang isang malaking bilang ng mga dami na partikular na naglalarawan sa hinaharap na sistema ng pag-init.
Bilang resulta ng pagkalkula ng thermal, ang sumusunod na impormasyon ay magagamit:
- bilang ng mga pagkawala ng init, kapangyarihan ng boiler;
- bilang at uri ng mga thermal radiator para sa bawat silid nang hiwalay;
- haydroliko na katangian ng pipeline;
- dami, bilis ng coolant, kapangyarihan ng heat pump.
Ang mga thermal kalkulasyon ay hindi mga teoretikal na sketch, ngunit sa halip ay tumpak at makatwirang mga resulta na inirerekomenda na gamitin sa pagsasanay kapag pumipili ng mga bahagi ng sistema ng pag-init.
Mga pamantayan para sa mga kondisyon ng temperatura ng silid
Bago magsagawa ng anumang mga kalkulasyon ng mga parameter ng system, kinakailangan, sa pinakamababa, upang malaman ang pagkakasunud-sunod ng mga inaasahang resulta, at magkaroon din ng mga pamantayang katangian ng ilang mga halaga ng tabular na kailangang palitan sa mga formula o gabayan ng mga ito. .
Sa pamamagitan ng pagkalkula ng mga parameter na may ganitong mga pare-pareho, maaari kang magtiwala sa pagiging maaasahan ng nais na dynamic o pare-pareho na parameter ng system.
Para sa isang sistema ng pag-init, ang isa sa mga pandaigdigang parameter na ito ay ang temperatura ng silid, na dapat na pare-pareho anuman ang panahon at mga kondisyon sa kapaligiran.
Ayon sa mga regulasyon ng sanitary standards at rules, may mga pagkakaiba sa temperatura na may kaugnayan sa mga panahon ng tag-init at taglamig ng taon.Ang sistema ng air conditioning ay responsable para sa rehimen ng temperatura ng silid sa panahon ng tag-araw; ang prinsipyo ng pagkalkula nito ay inilarawan nang detalyado sa Ang artikulong ito.
Ngunit ang temperatura ng silid sa taglamig ay ibinibigay ng sistema ng pag-init. Samakatuwid, kami ay interesado sa mga saklaw ng temperatura at ang kanilang mga pagpapaubaya sa paglihis para sa panahon ng taglamig.
Karamihan sa mga dokumento ng regulasyon ay nagsasaad ng mga sumusunod na hanay ng temperatura na nagpapahintulot sa isang tao na manatili nang kumportable sa silid.
Para sa non-residential office premises na may lawak na hanggang 100 m2:
- 22-24°C - pinakamainam na temperatura ng hangin;
- 1°С — pinahihintulutang pagbabagu-bago.
Para sa mga lugar ng opisina na may isang lugar na higit sa 100 m2 ang temperatura ay 21-23°C. Para sa mga non-residential na pang-industriya na lugar, ang mga hanay ng temperatura ay lubhang nag-iiba depende sa layunin ng silid at itinatag na mga pamantayan sa proteksyon sa paggawa.
Tulad ng para sa mga lugar ng tirahan: mga apartment, pribadong bahay, estates, atbp., mayroong ilang mga saklaw ng temperatura na maaaring iakma depende sa kagustuhan ng mga residente.
Gayunpaman, para sa mga tiyak na lugar ng isang apartment at bahay mayroon kaming:
- 20-22°C - sala, kabilang ang silid ng mga bata, tolerance ±2°C -
- 19-21°C — kusina, palikuran, tolerance ±2°C;
- 24-26°C — banyo, shower, swimming pool, tolerance ±1°С;
- 16-18°C — corridors, hallways, staircases, storage room, tolerance +3°C
Mahalagang tandaan na mayroong ilang higit pang mga pangunahing parameter na nakakaapekto sa temperatura sa silid at kung saan kailangan mong tumuon kapag kinakalkula ang sistema ng pag-init: kahalumigmigan (40-60%), konsentrasyon ng oxygen at carbon dioxide sa hangin ( 250:1), mass ng bilis ng paggalaw ng hangin (0.13-0.25 m/s), atbp.
Pagkalkula ng pagkawala ng init sa bahay
Ayon sa ikalawang batas ng thermodynamics (physics ng paaralan), walang kusang paglipat ng enerhiya mula sa hindi gaanong pinainit patungo sa mas pinainit na mini- o macro-object. Ang isang espesyal na kaso ng batas na ito ay ang "pagsusumikap" na lumikha ng equilibrium ng temperatura sa pagitan ng dalawang thermodynamic system.
Halimbawa, ang unang sistema ay isang kapaligiran na may temperatura na -20°C, ang pangalawang sistema ay isang gusali na may panloob na temperatura na +20°C. Ayon sa batas sa itaas, ang dalawang sistemang ito ay magsusumikap na balansehin sa pamamagitan ng pagpapalitan ng enerhiya. Mangyayari ito sa tulong ng pagkawala ng init mula sa pangalawang sistema at paglamig sa una.
Ang pagkawala ng init ay tumutukoy sa hindi sinasadyang paglabas ng init (enerhiya) mula sa ilang bagay (bahay, apartment). Para sa isang ordinaryong apartment, ang prosesong ito ay hindi masyadong "kapansin-pansin" kumpara sa isang pribadong bahay, dahil ang apartment ay matatagpuan sa loob ng gusali at "katabi" sa iba pang mga apartment.
Sa isang pribadong bahay, ang init ay tumakas sa isang antas o iba pa sa pamamagitan ng mga panlabas na dingding, sahig, bubong, bintana at pintuan.
Alam ang dami ng pagkawala ng init para sa pinaka hindi kanais-nais na mga kondisyon ng panahon at ang mga katangian ng mga kondisyong ito, posible na kalkulahin ang kapangyarihan ng sistema ng pag-init na may mataas na katumpakan.
Kaya, ang dami ng pagtagas ng init mula sa gusali ay kinakalkula gamit ang sumusunod na formula:
Q=Qsahig+Qpader+Qbintana+Qbubong+Qpinto+…+Qi, Saan
Qi — ang dami ng pagkawala ng init mula sa isang homogenous na uri ng sobre ng gusali.
Ang bawat bahagi ng formula ay kinakalkula gamit ang formula:
Q=S*∆T/R, Saan
- Q – pagtagas ng init, V;
- S - lugar ng isang tiyak na uri ng istraktura, sq. m;
- ∆T – pagkakaiba sa ambient at panloob na temperatura ng hangin, °C;
- R – thermal resistance ng isang tiyak na uri ng istraktura, m2*°C/W.
Inirerekomenda na kunin ang napaka halaga ng thermal resistance para sa mga tunay na umiiral na materyales mula sa mga auxiliary table.
Bilang karagdagan, ang thermal resistance ay maaaring makuha gamit ang sumusunod na relasyon:
R=d/k, Saan
- R - thermal resistance, (m2*K)/W;
- k – koepisyent ng thermal conductivity ng materyal, W/(m2*TO);
- d – kapal ng materyal na ito, m.
Sa mga lumang bahay na may mamasa-masa na mga istraktura ng bubong, ang mga pagtagas ng init ay nangyayari sa itaas na bahagi ng gusali, lalo na sa pamamagitan ng bubong at attic. Pagsasagawa ng mga aktibidad sa pagkakabukod ng kisame o thermal insulation ng attic roof lutasin ang problemang ito.
Mayroong ilang iba pang mga uri ng pagkawala ng init sa bahay sa pamamagitan ng mga bitak sa mga istruktura, mga sistema ng bentilasyon, mga hood sa kusina, at pagbubukas ng mga bintana at pinto. Ngunit walang saysay na isaalang-alang ang kanilang dami, dahil bumubuo sila ng hindi hihigit sa 5% ng kabuuang bilang ng mga pangunahing pagtagas ng init.
Pagpapasiya ng kapangyarihan ng boiler
Upang mapanatili ang pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng kapaligiran at ng temperatura sa loob ng bahay, kinakailangan ang isang autonomous na sistema ng pag-init, na nagpapanatili ng nais na temperatura sa bawat silid ng isang pribadong bahay.
Ang sistema ng pag-init ay batay sa iba't ibang mga uri ng boiler: likido o solid fuel, electric o gas.
Ang boiler ay ang sentral na yunit ng isang sistema ng pag-init na bumubuo ng init. Ang pangunahing katangian ng isang boiler ay ang kapangyarihan nito, lalo na ang rate ng conversion ng dami ng init bawat yunit ng oras.
Pagkatapos kalkulahin ang pag-load ng pag-init, nakuha namin ang kinakailangang rate ng kapangyarihan ng boiler.
Para sa isang ordinaryong multi-room apartment, ang boiler power ay kinakalkula sa pamamagitan ng lugar at tiyak na kapangyarihan:
Rboiler=(Slugar*Rtiyak)/10, Saan
- Slugar - kabuuang lugar ng pinainit na silid;
- Rtiyak — tiyak na kapangyarihan na may kaugnayan sa mga kondisyon ng klima.
Ngunit ang formula na ito ay hindi isinasaalang-alang ang mga pagkawala ng init, na sapat sa isang pribadong bahay.
May isa pang ratio na isinasaalang-alang ang parameter na ito:
Rboiler=(Qpagkalugi*S)/100, Saan
- Rboiler - kapangyarihan ng boiler;
- Qpagkalugi - pagkawala ng init;
- S - pinainit na lugar.
Ang lakas ng disenyo ng boiler ay kailangang dagdagan. Ang reserba ay kinakailangan kung plano mong gamitin ang boiler upang magpainit ng tubig para sa banyo at kusina.
Upang maibigay ang reserbang kapangyarihan ng boiler, dapat idagdag ang safety factor K sa huling formula:
Rboiler=(Qpagkalugi*S*K)/100, Saan
SA — ay magiging katumbas ng 1.25, iyon ay, ang lakas ng disenyo ng boiler ay tataas ng 25%.
Kaya, ginagawang posible ng kapangyarihan ng boiler na mapanatili ang karaniwang temperatura ng hangin sa mga silid ng gusali, pati na rin ang pagkakaroon ng paunang at karagdagang dami ng mainit na tubig sa bahay.
Mga tampok ng pagpili ng mga radiator
Ang mga karaniwang bahagi para sa pagbibigay ng init sa isang silid ay mga radiator, panel, underfloor heating system, convectors, atbp.Ang pinakakaraniwang bahagi ng isang sistema ng pag-init ay mga radiator.
Ang thermal radiator ay isang espesyal na guwang na modular-type na istraktura na gawa sa isang haluang metal na may mataas na pagwawaldas ng init. Ito ay gawa sa bakal, aluminyo, cast iron, keramika at iba pang haluang metal. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang radiator ng pag-init ay nabawasan sa radiation ng enerhiya mula sa coolant sa espasyo ng silid sa pamamagitan ng "petals".
Mayroong ilang mga pamamaraan mga kalkulasyon ng heating radiator sa kwarto. Ang listahan ng mga pamamaraan sa ibaba ay pinagsunod-sunod ayon sa pagtaas ng katumpakan ng pagkalkula.
Mga opsyon sa pagkalkula:
- Ayon sa lugar. N=(S*100)/C, kung saan ang N ay ang bilang ng mga seksyon, S ay ang lugar ng silid (m2), C - paglipat ng init ng isang seksyon ng radiator (W, kinuha mula sa pasaporte o sertipiko para sa produkto), 100 W - ang dami ng daloy ng init na kinakailangan upang magpainit ng 1 m2 (empirical na halaga). Ang tanong ay lumitaw: kung paano isaalang-alang ang taas ng kisame ng silid?
- Sa dami. N=(S*H*41)/C, kung saan magkatulad ang N, S, C. H - taas ng silid, 41 W - dami ng daloy ng init na kinakailangan upang magpainit ng 1 m3 (empirical na halaga).
- Sa pamamagitan ng posibilidad. N=(100*S*k1*k2*k3*k4*k5*k6*k7)/C, kung saan pareho ang N, S, C at 100. k1 - isinasaalang-alang ang bilang ng mga silid sa isang double-glazed window ng isang silid, k2 - thermal insulation ng mga dingding, k3 - ratio ng window area sa room area, k4 - average na sub-zero na temperatura sa pinakamalamig na linggo ng taglamig, k5 - bilang ng mga panlabas na dingding ng isang silid (na "extend" sa kalye), k6 - uri ng silid sa itaas, k7 - taas ng kisame.
Ito ang pinakatumpak na opsyon para sa pagkalkula ng bilang ng mga seksyon. Naturally, ang mga resulta ng fractional na kalkulasyon ay palaging bilugan sa susunod na integer.
Hydraulic na pagkalkula ng supply ng tubig
Siyempre, ang "larawan" ng pagkalkula ng init para sa pagpainit ay hindi maaaring kumpleto nang hindi kinakalkula ang mga katangian tulad ng dami at bilis ng coolant. Sa karamihan ng mga kaso, ang coolant ay ordinaryong tubig sa isang likido o gas na pinagsama-samang estado.
Ang pagkalkula ng dami ng tubig na pinainit ng isang double-circuit boiler upang mabigyan ang mga residente ng mainit na tubig at init ang coolant ay ginawa sa pamamagitan ng pagbubuod ng panloob na dami ng heating circuit at ang aktwal na mga pangangailangan ng mga gumagamit para sa pinainit na tubig.
Ang dami ng mainit na tubig sa sistema ng pag-init ay kinakalkula ng formula:
W=k*P, Saan
- W - dami ng coolant;
- P - heating boiler power;
- k - power factor (bilang ng mga litro bawat yunit ng kapangyarihan, katumbas ng 13.5, saklaw - 10-15 litro).
Bilang resulta, ganito ang hitsura ng panghuling formula:
W = 13.5*P
Ang bilis ng coolant ay ang panghuling dynamic na pagtatasa ng isang sistema ng pag-init, na nagpapakilala sa rate ng sirkulasyon ng likido sa system.
Ang halagang ito ay tumutulong upang suriin ang uri at diameter ng pipeline:
V=(0.86*P*μ)/∆T, Saan
- P - kapangyarihan ng boiler;
- μ - kahusayan ng boiler;
- ∆T - pagkakaiba sa temperatura sa pagitan ng supply ng tubig at tubig pabalik.
Gamit ang mga pamamaraan sa itaas haydroliko pagkalkula, posible na makakuha ng mga tunay na parameter na "pundasyon" ng hinaharap na sistema ng pag-init.
Halimbawa ng pagkalkula ng thermal
Bilang isang halimbawa ng pagkalkula ng thermal, mayroon kaming isang ordinaryong 1-palapag na bahay na may apat na sala, kusina, banyo, isang "taglamig na hardin" at mga silid ng utility.
Italaga natin ang mga paunang parameter ng bahay na kinakailangan para sa mga kalkulasyon.
Mga sukat ng gusali:
- taas ng sahig - 3 m;
- maliit na bintana sa harap at likuran ng gusali 1470*1420 mm;
- malaking facade window 2080 * 1420 mm;
- mga pintuan ng pasukan 2000 * 900 mm;
- mga pintuan sa likuran (lumabas sa terrace) 2000*1400 (700 + 700) mm.
Ang kabuuang lapad ng gusali ay 9.5 m2, haba 16 m2. Tanging mga sala (4 na unit), banyo at kusina ang iinitan.
Nagsisimula kami sa pamamagitan ng pagkalkula ng mga lugar ng mga homogenous na materyales:
- lawak ng sahig - 152 m2;
- lugar ng bubong - 180 m2 , isinasaalang-alang ang taas ng attic ay 1.3 m at ang lapad ng purlin ay 4 m;
- lugar ng bintana - 3*1.47*1.42+2.08*1.42=9.22 m2;
- lugar ng pinto - 2*0.9+2*2*1.4=7.4 m2.
Ang lugar ng mga panlabas na pader ay magiging 51*3-9.22-7.4=136.38 m2.
Magpatuloy tayo sa pagkalkula ng pagkawala ng init para sa bawat materyal:
- Qsahig=S*∆T*k/d=152*20*0.2/1.7=357.65 W;
- Qbubong=180*40*0.1/0.05=14400 W;
- Qbintana=9.22*40*0.36/0.5=265.54 W;
- Qmga pinto=7.4*40*0.15/0.75=59.2 W;
At pati si Qpader katumbas ng 136.38*40*0.25/0.3=4546. Ang kabuuan ng lahat ng pagkawala ng init ay magiging 19628.4 W.
Bilang resulta, kinakalkula namin ang kapangyarihan ng boiler: Pboiler=Qpagkalugi*Sheating_rooms*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.
Kakalkulahin namin ang bilang ng mga seksyon ng radiator para sa isa sa mga silid. Para sa lahat ng iba pa, ang mga kalkulasyon ay magkatulad. Halimbawa, ang isang silid sa sulok (sa kaliwa, ibabang sulok ng diagram) ay may sukat na 10.4 m2.
Ibig sabihin 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.
Ang kuwartong ito ay nangangailangan ng 9 na seksyon ng heating radiator na may heat output na 180 W.
Magpatuloy tayo sa pagkalkula ng dami ng coolant sa system - W=13.5*P=13.5*21=283.5 l. Nangangahulugan ito na ang bilis ng coolant ay magiging: V=(0.86*P*μ)/∆T=(0.86*21000*0.9)/20=812.7 l.
Bilang resulta, ang kumpletong turnover ng buong dami ng coolant sa system ay magiging katumbas ng 2.87 beses kada oras.
Ang isang seleksyon ng mga artikulo sa mga kalkulasyon ng thermal ay makakatulong sa iyo na matukoy ang eksaktong mga parameter ng mga elemento ng sistema ng pag-init:
- Pagkalkula ng sistema ng pag-init ng isang pribadong bahay: mga panuntunan at mga halimbawa ng pagkalkula
- Pagkalkula ng thermal engineering ng isang gusali: mga detalye at formula para sa pagsasagawa ng mga kalkulasyon + praktikal na mga halimbawa
Mga konklusyon at kapaki-pakinabang na video sa paksa
Ang isang simpleng pagkalkula ng isang sistema ng pag-init para sa isang pribadong bahay ay ipinakita sa sumusunod na pagsusuri:
Ang lahat ng mga subtleties at karaniwang tinatanggap na mga pamamaraan para sa pagkalkula ng pagkawala ng init ng isang gusali ay ipinapakita sa ibaba:
Ang isa pang pagpipilian para sa pagkalkula ng mga pagtagas ng init sa isang tipikal na pribadong bahay:
Inilalarawan ng video na ito ang mga tampok ng sirkulasyon ng mga carrier ng enerhiya para sa pagpainit ng bahay:
Ang pagkalkula ng thermal ng isang sistema ng pag-init ay indibidwal sa kalikasan at dapat na isagawa nang may kakayahan at maingat. Ang mas tumpak na mga kalkulasyon ay ginawa, mas mababa ang mga may-ari ng isang bahay sa bansa ay kailangang mag-overpay sa panahon ng operasyon.
Mayroon ka bang karanasan sa pagsasagawa ng mga thermal kalkulasyon ng isang sistema ng pag-init? O mayroon pa ring mga katanungan sa paksa? Mangyaring ibahagi ang iyong opinyon at mag-iwan ng mga komento. Ang feedback block ay matatagpuan sa ibaba.
Sa aking opinyon, ang mga naturang kalkulasyon ay hindi magagawa para sa bawat karaniwang tao. Mas gusto ng maraming tao na magbayad lang ng pera sa mga propesyonal na nagtatrabaho sa larangang ito at makuha ang natapos na resulta. Ngunit tungkol sa pagbabawas ng pagkawala ng init, kailangang personal na isipin ng lahat ang tungkol dito at i-insulate ang kanilang tahanan. Sa ngayon ay may malawak na pagpipilian ng mga materyales para sa iba't ibang mga wallet.
Makikipagtalo ako sa iyo. Alam mo, sa una ay tila sa akin din na walang paraan upang malaman ito, mayroong isang malaking bilang ng mga formula at konsepto na dati ay hindi ko alam. Pero nagpasya pa rin akong subukan. At alam mo, kung uupo ka at mas malalim ang pagsusuri, walang kumplikado dito, sa pangkalahatan. Ang mga mata ay natatakot, tulad ng sinasabi nila!
Wala akong espesyal na edukasyon, ngunit naniniwala ako na ang isang lalaki sa bahay ay dapat gawin ang lahat gamit ang kanyang sariling mga kamay (kung maaari, siyempre)
Maraming salamat sa artikulo, sasabihin ko: ang lahat ay napakalinaw batay sa pisika ng paaralan. Ako ay isang electronics engineer, ako ay kasangkot sa automation ng mga boiler house at iba pang mga system, at kalaunan ay nagsimula akong mag-install ng mga sistema ng pag-init at supply ng tubig, gusto kong matutunan ang buong prinsipyo ng pagpapatakbo at pagkalkula sa aking sarili, isang napaka-kapaki-pakinabang na artikulo. Salamat.