Utilizarea apei ca agent de încălzire în sistemul de încălzire este una dintre cele mai populare opțiuni pentru păstrarea caldă a casei în timpul sezonului rece. Este necesar doar să proiectați și apoi să instalați corect sistemul. În caz contrar, încălzirea va fi ineficientă la costurile ridicate ale combustibilului, ceea ce, vezi, este extrem de neinteresant la prețurile actuale ale energiei.
Este imposibil să se calculeze independent încălzirea apei (în continuare - ITS) fără utilizarea programelor specializate, deoarece calculele folosesc expresii complexe, care nu pot fi determinate utilizând un calculator standard. În acest articol vom examina în detaliu algoritmul de efectuare a calculelor, vom da formulele utilizate, luând în considerare cursul calculelor folosind un exemplu specific.
Vom completa materialul prezentat cu tabele cu valori și indicatori de referință care sunt necesari în timpul calculelor, o fotografie tematică și un clip video, care demonstrează un bun exemplu de calcul prin utilizarea programului.
Calculul echilibrului termic al structurii locuinței
Pentru introducerea unei instalații de încălzire, în care apa acționează ca o substanță circulantă, este necesar să se efectueze mai întâi calcule hidraulice precise.
Atunci când se dezvoltă și se implementează orice tip de sistem de încălzire, este necesar să se cunoască echilibrul termic (în continuare - TB). Cunoscând puterea termică pentru menținerea temperaturii în cameră, puteți alege echipamentul potrivit și puteți distribui încărcătura corectă.
În timpul iernii, camera are o anumită pierdere de căldură (în continuare - TP). Cea mai mare parte a energiei trece prin elementele de închidere și deschiderile de ventilație. Costurile nesemnificative se datorează infiltrării, încălzirii obiectelor etc.
Calculul adecvat al încălzirii apei prin analogie cu alte tipuri de sisteme este necesar pentru selectarea unei unități de încălzire care poate compensa pe deplin pierderile de căldură 
Calculele rezumă toate tipurile de pierderi prin plicul clădirii, scurgeri prin deschideri de uși și ferestre. 
Pentru a calcula puterea echipamentului, este necesar să se țină seama de necesitatea de a încălzi aerul care intră în încăperi în timpul ventilației și de ferestrele închise și ferestrele ușilor închise. 
Este obligatoriu să se țină seama de încălzirea fluxului de aer furnizat de ventilația forțată cu funcția de amestecare parțială a unei porțiuni noi de aer. 
Atunci când un boiler cu circuit dublu este pornit în schema de încălzire, calculul puterii efective ia în considerare energia consumată pentru încălzirea apei calde. 
Calculele efectuate corect presupun determinarea eficienței unității de încălzire și a combustibilului utilizat. 
Cele mai multe circuite de încălzire din camera încălzită sunt așezate deschis, cu excepția situațiilor structurale situate în podea sau pe pereții opțiunilor. În circuitele închise este necesar să se ia în considerare energia pentru structurile de încălzire. 
În schemele de încălzire deschise care intră în contact direct cu atmosfera prin rezervorul de expansiune, se iau în considerare pierderile de răcire datorate lichidului de răcire.
TP depind de straturile care alcătuiesc structurile de închidere (în continuare - OK). Materialele de construcție moderne, în special izolația, au un coeficient scăzut de conductivitate termică (în continuare - CT), astfel încât să se piardă mai puțin căldură prin ele. Pentru casele din aceeași zonă, dar cu o structură diferită OK, costurile de încălzire vor fi diferite.
În plus față de determinarea TA, este important să se calculeze TB de origine. Indicatorul ia în considerare nu numai cantitatea de energie care iese din cameră, ci și cantitatea de energie necesară pentru a menține anumite măsuri în casă.
Rezultatele cele mai exacte sunt furnizate de programe specializate destinate constructorilor. Datorită acestora, este posibil să se țină seama de mai mulți factori care afectează TP.
Cea mai mare cantitate de căldură părăsește camera prin pereți, podea, acoperiș, cel puțin - prin ușile, deschiderile ferestrelor.
Cu o precizie mare, este posibil să se calculeze TP-ul unei locuințe folosind formule.
Costurile totale de încălzire a locuinței se calculează folosind următoarea ecuație:
Q = Q ok + Q v,
Unde Q ok este cantitatea de căldură care părăsește camera prin OK; Q v - consumul de căldură al ventilației.
Pierderile prin ventilație sunt luate în considerare dacă aerul care intră în cameră are o temperatură mai scăzută.
Calculele sunt de obicei luate în considerare OK, intră pe o parte a străzii. Acestea sunt pereți exteriori, podea, acoperiș, uși și ferestre.
General TP Q ok sunt egale cu suma TP fiecare OK, adică:
Q ok = ΣQ st + ΣQ okn + ΣQ dv + ΣQ ptl + ΣQ pl,
în cazul în care:
- Q st - valoarea TP a pereților;
- Q okn - ferestre TP;
- Q portiere DV - TP;
- Q ptl - plafon TP;
- Q pl - TP etaj.
Dacă podeaua sau tavanul are o structură diferită pe întreaga suprafață, TP se calculează separat pentru fiecare secțiune.
Calculul pierderilor de căldură prin OK
Pentru calcule, sunt necesare următoarele informații:
- structura peretelui, materialele utilizate, grosimea acestora, CT;
- temperatura exterioară în timpul iernii extrem de reci de cinci zile din oraș;
- zona OK;
- orientare OK;
- temperatura recomandată în locuință în timpul iernii.
Pentru a calcula TP, trebuie să găsiți rezistența termică totală R aprox . Pentru a face acest lucru, trebuie să cunoaștem rezistența termică R 1, R 2, R 3, …, R n a fiecărui strat OK.
Coeficientul R n este calculat prin formula:
Rn = B / k,
În formula: B este grosimea stratului OK în mm, k este scanarea CT a fiecărui strat.
Total R poate fi determinat de expresia:
R = ΣR n
Producătorii de uși și ferestre indică de obicei coeficientul R din pașaport la produs, deci nu este necesar să o numărați separat.
Rezistența termică a ferestrelor nu poate fi calculată, deoarece fișa tehnică conține deja informațiile necesare, ceea ce simplifică calculul TP
Formula generală pentru calculul TP prin OK este următoarea:
Q ok = ΣS × (t vnt - t nar ) × R × l,
În ceea ce privește:
- S - zona OK, m 2 ;
- t vnt este temperatura dorită a camerei;
- torn - temperatura aerului exterior;
- R - coeficient de rezistență, calculat separat sau preluat din pașaportul produsului;
- l - specificarea coeficientului ținând cont de orientarea pereților față de punctele cardinale.
Calculul TB vă permite să alegeți echipamentul cu capacitatea necesară, ceea ce elimină probabilitatea de deficiență de căldură sau excesul de căldură. Lipsa energiei termice este compensată prin creșterea debitului de aer prin ventilație, surplusul - prin instalarea de echipamente de încălzire suplimentare.
Consumul de căldură al ventilației
Formula generală pentru calcularea TP a ventilației este după cum urmează:
Q v = 0, 28 × L n × p vnt × c × (t vnt - t nar ),
În expresie, variabilele au următorul înțeles:
- L n - costul aerului care intră;
- p vnt - densitatea aerului la o anumită temperatură în încăpere;
- c este capacitatea de căldură a aerului;
- t vnt - temperatura în casă;
- torn - temperatura aerului exterior.
Dacă ventilația este instalată în clădire, atunci parametrul L n este luat din caracteristicile tehnice ale dispozitivului. În cazul în care nu există ventilație, se va efectua indicatorul standard al schimbului specific de aer, egal cu 3 m 3 pe oră.
Pe baza acestui fapt, L n se calculează prin formula:
L n = 3 × S pl ,
În ceea ce privește suprafața S pl - etaj.
2% din toate pierderile de căldură au reprezentat infiltrarea, 18% - pentru ventilație. Dacă camera este echipată cu un sistem de ventilație, calculele iau în considerare TP prin ventilație și nu iau în considerare infiltrarea
Apoi, ar trebui să calculați densitatea aerului pnt la o temperatură dată t vnt .
Acest lucru se poate face prin formula:
p vnt = 353 / (273 + t vnt) ,
Capacitate specifică de căldură c = 1.0005.
Dacă ventilația sau infiltrarea sunt neorganizate, există goluri sau găuri în pereți, atunci calculul TP prin găuri ar trebui să fie încredințat programelor speciale.
În celălalt articol, am prezentat un exemplu detaliat al designului termic al unei clădiri, cu exemple și formule specifice.
Exemplu de calcul al echilibrului termic
Luați în considerare o casă cu o înălțime de 2, 5 m, o lățime de 6 m și o lungime de 8 m, situată în orașul Okha din regiunea Sahalin, unde termometrul termometru scade cu -29 grade până la o perioadă extrem de rece de 5 zile.
Ca rezultat al măsurării, temperatura solului a fost stabilită la +5. Temperatura recomandată în interiorul structurii este de +21 grade.
Este cel mai convenabil să se descrie schema casei pe hârtie, indicând nu numai lungimea, lățimea și înălțimea clădirii, dar și orientarea față de punctele cardinale, precum și locația, dimensiunile ferestrelor și ușilor
Zidurile casei în cauză constau în:
- grosimea zidăriei B = 0, 51 m, CT k = 0, 64;
- vata minerala B = 0, 05 m, k = 0, 05;
- cu fața B = 0, 09 m, k = 0, 26.
Când se determină k, este mai bine să se utilizeze tabelele prezentate pe site-ul web al producătorului sau să se găsească informații în fișa tehnică a produsului.
Cunoscând conductivitatea termică, este posibil să alegem materialele cele mai eficiente din punct de vedere al izolației termice. Bazându-se pe tabelul de mai sus, este cel mai potrivit să se utilizeze în construcția de vată minerală și spumă de polistiren
Pardoseala constă din următoarele straturi:
- Plăcile OSB B = 0, 1 m, k = 0, 13;
- minwats B = 0, 05 m, k = 0, 047;
- șapă de ciment B = 0, 05 m, k = 0, 58;
- polistiren expandat B = 0, 06 m, k = 0, 043.
În casă nu există subsol, iar podeaua are aceeași structură pe întreaga suprafață.
Tavanul este format din straturi:
- foile de gips carton B = 0, 025 m, k = 0, 21;
- izolația B = 0, 05 m, k = 0, 14;
- acoperirea acoperișului B = 0, 05 m, k = 0, 043.
Nu există ieșiri la mansardă.
În casă există numai 6 ferestre cu două camere, cu geamuri și argon. Din pașaportul tehnic la produse se știe că R = 0, 7. Ferestrele au dimensiuni de 1, 1x1, 4 m.
Ușile au dimensiuni de 1x2, 2 m, R = 0, 36.
Pasul # 1 - calcularea pierderilor de căldură pe perete
Pereții din zonă compun trei straturi. Mai întâi, calculăm rezistența lor termică totală.
De ce să folosiți formula:
R = ΣR n ,
și expresia:
R n = b / k
Având în vedere informațiile inițiale, obținem:
Rst = 0, 51 / 0, 64 + 0, 05 / 0, 05 + 0, 09 / 0, 26 = 0, 79 +1 + 0, 35 = 2, 14
După ce au învățat R, se pot trece la calculele TS ale pereților nordului, sudului, estului și vestului.
Factorii adiționali țin cont de particularitățile amplasării pereților față de punctele cardinale De obicei, în partea de nord, în timpul vremii reci, se formează un "trandafir de vânturi", în urma căruia TA din această parte va fi mai mare decât de la alții
Calculați suprafața peretelui nordic:
S sev.sten = 8 × 2, 5 = 20
Apoi, înlocuindu-ne cu formula Q ok = ΣS × (t vnt -t nar ) × R × l în formula și ținând seama de faptul că l = 1.1, obținem:
Q sev.sten = 20 × (21 + 29) × 1, 1 × 2, 14 = 2354
Zona peretelui sudic S yuch.st = S sev.st = 20.
Nu există ferestre sau uși încorporate în perete, prin urmare, ținând cont de coeficientul l = 1, obținem următoarea TP:
Q yuch.st = 20 × (21 + 29) × 1 × 2, 14 = 2140
Pentru zidurile de vest și de est, coeficientul este l = 1, 05. Prin urmare, puteți găsi suprafața totală a acestor pereți, adică:
S zap.st + S vost.st = 2 × 2, 5 × 6 = 30
Există 6 ferestre și o ușă construită în pereți. Calculați suprafața totală a ușilor și ferestrelor:
S okn = 1, 1 × 1, 4 × 6 = 9, 24
S dv = 1 × 2, 2 = 2, 2
Definiți pereții S fără ferestre și uși:
S vost + zap = 30 - 9, 24 - 2, 2 = 18, 56
Calculam TP-ul general al zidurilor de est și de vest:
Q vost + zap = 18, 56 × (21 + 29) × 2, 14 × 1, 05 = 2085
După obținerea rezultatelor, calculăm cantitatea de căldură care se scurge prin pereți:
Qst = Q sev. St + Q yuch.st + Q vost + zap = 2140 + 2085 + 2354 = 6579
Total pereți TP totali sunt de 6 kW.
Pasul 2 - Calculul geamurilor și ușilor TP
Ferestrele sunt situate pe pereții de est și de vest, deci atunci când se calculează, coeficientul este l = 1, 05. Se știe că structura tuturor structurilor este aceeași și R = 0.7.
Folosind valorile zonei date mai sus, primim:
Q okn = 9, 24 × (21 + 29) × 1, 05 × 0, 7 = 340
Știind că pentru ușile R = 0, 36 și S = 2, 2, le definim TP:
Q dv = 2, 2 × (21 + 29) × 1, 05 × 0, 36 = 42
Ca rezultat, 340 W de căldură ieșesc prin ferestre și 42 W prin ușă.
Pasul # 3 - determinarea podelei TP și a plafonului
Evident, zona plafonului și a podelei va fi aceeași și se calculează după cum urmează:
S pol = S ptl = 6 × 8 = 48
Calculați rezistența termică totală a podelei, luând în considerare structura sa.
R pol = 0, 1 / 0, 13 + 0, 05 / 0, 047 + 0, 05 / 0, 58 + 0, 06 / 0, 043 = 0, 77 + 1, 06 + 0, 17 + 1, 40 = 3, 4
Știind că temperatura solului tn = + 5 și luând în considerare coeficientul l = 1, calculăm Q a podelei:
Q pol = 48 × (21-5) × 1 × 3, 4 = 2611
Rotunjim, vedem că pierderea de căldură a podelei este de aproximativ 3 kW.
În calculele TP, este necesar să se ia în considerare straturile care afectează izolarea termică, de exemplu, beton, plăci, zidărie, izolație etc.
Determinați rezistența termică a plafonului R ptl și lui Q:
- R ptl = 0, 025 / 0, 21 + 0, 05 / 0, 14 + 0, 05 / 0, 043 = 0, 12 + 0, 71 + 0, 35 = 1, 18
- Q ptl = 48 × (21 + 29) × 1 × 1, 18 = 2832
Rezultă că prin tavan și pe podea se dau aproape 6 kW.
Pasul # 4 - Calculul ventilației TP
Se organizează ventilația interioară, calculată prin formula:
Q v = 0, 28 × L n × p vnt × c × (t vnt - t nar )
Pe baza caracteristicilor tehnice, schimbul specific de căldură este de 3 metri cubi pe oră, adică:
L n = 3 × 48 = 144.
Pentru a calcula densitatea, folosim formula:
p vnt = 353 / (273 + t vnt ).
Design temperatura camerei este de +21 grade.
Ventilarea TP nu este calculată dacă sistemul este echipat cu un dispozitiv pentru încălzirea aerului
Înlocuind valorile cunoscute, obținem:
p vnt = 353 / (273 + 21) = 1, 2
Înlocuiți cifrele rezultate în formula de mai sus:
Q v = 0, 28 × 144 × 1, 2 × 1, 005 × (21 - 29) = 2431
Având în vedere TP pentru ventilație, Q-ul total al clădirii va fi:
Q = 7000 + 6000 + 3000 = 16000.
Tradus în kW, obținem o pierdere totală de căldură de 16 kW.
În calculele unei unități de încălzire pentru încălzirea apei calde, ar trebui luată în considerare valoarea calorică a combustibilului - cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii 
În timpul arderii de 1 kg de cărbune, se eliberează 5, 600-7, 000 kcal / kg de energie termică și numai 2, 200-3, 200 kcal / kg sunt eliberate în timpul arderii analogului maro 
Un pic mai eficient decât cărbunele brun este lemnul de foc, furnizând doar 2700-3200 kcal / kg. Cu toate acestea, acesta este unul dintre cei mai ieftini și cei mai accesibili combustibili. 
Cele mai benefice pentru utilizarea în gazele de uz casnic private care emit 8400 kcal / Nm³ când ard un metru cub de el. Cu toate acestea, atunci când se utilizează gaz din cilindri sau gașcă, prețurile vor fi mai mari
Caracteristicile calculului CBO
După găsirea indicatorului TP, se trece la calculul hidraulic (denumit în continuare GR).
Pe baza acesteia, primiți informații despre următorii indicatori:
- diametrul optim al țevilor, care, cu picături de presiune, va putea să treacă o anumită cantitate de agent de răcire;
- fluxul de lichid de răcire într-o anumită zonă;
- viteza apei;
- rezistivitate.
Înainte de a începe calculele, pentru a simplifica calculele, ele descriu schema spațială a sistemului, în care toate elementele sale sunt aranjate paralel unul cu celălalt.
Diagrama arată sistemul de încălzire cu cablajul superior, mișcarea lichidului de răcire - capătul mort
Luați în considerare etapele principale ale calculului încălzirii apei.
Inel de circulație principal GR
Metoda de calcul a GR se bazează pe ipoteza că la toate vârstele și ramurile picăturile de temperatură sunt aceleași.
Algoritmul de calcul este după cum urmează:
- În diagrama prezentată, luând în considerare pierderile de căldură, se aplică sarcini termice care acționează asupra dispozitivelor de încălzire și a coloanelor.
- Pe baza schemei, alegeți inelul circulant principal (în continuare - FCC). Particularitatea acestui inel este că în el presiunea de circulație pe unitatea de lungime a inelului are cea mai mică valoare.
- FCC este împărțită în zone cu consum constant de căldură. Pentru fiecare amplasare indicați numărul, sarcina termică, diametrul și lungimea.
În sistemul de tip vertical cu o singură conductă, fcc este considerat inelul prin care trece cel mai încărcat ștuț în timpul sfârșitului mort sau după circulația apei de-a lungul autostrăzilor. Am discutat în detaliu legătura inelelor circulare într-un sistem cu o singură țeavă și alegerea celei principale din articolul următor. În mod separat, am acordat atenție procedurii de efectuare a calculelor, folosind un exemplu concret pentru claritate.
În sistemele verticale de tip cu două conducte, HCC trece prin dispozitivul de încălzire inferior, care are o sarcină maximă în timpul sfârșitului mort sau după mișcarea apei
În sistemul orizontal cu o singură conductă, fcc ar trebui să aibă cea mai mică presiune de circulație și o unitate a lungimii inelului. Pentru sistemele cu circulație naturală, situația este similară.
Cu un GH de șanțuri verticale dintr-un singur tip de țeavă, fluxuri de trecere, reglabile, care au în compoziție unități unitare, sunt considerate ca un singur contur. Pentru șanțurile cu secțiuni de închidere se realizează separarea, ținând seama de distribuția apei din conducta fiecărui nod al instrumentului.
Consumul de apă într-o anumită zonă se calculează după formula:
G cont = (3, 6 × Q kont × β 1 × β 2 ) / ((t r - t 0 ) × c)
În expresie, simbolurile literale acceptă următoarele valori:
- Q kont - circuit de sarcină termică;
- β 1, β 2 - coeficienți suplimentari de masă care iau în considerare transferul de căldură în cameră;
- c este capacitatea de căldură a apei, egală cu 4, 187;
- t r - temperatura apei în conducta de alimentare;
- t 0 - temperatura apei în linia de retur.
După determinarea diametrului și cantității de apă, este necesar să se determine viteza mișcării sale și valoarea rezistivității R. Toate calculele sunt realizate cel mai convenabil folosind programe speciale.
GH inel circulant secundar
După inelul principal GH, presiunea din inelul de circulație mic este determinată prin cele mai apropiate sonde, luând în considerare faptul că pierderile de presiune pot să nu difere cu mai mult de 15% cu un circuit mort-sfârșit și nu mai mult de 5% cu unul care trece.
Dacă nu este posibilă legarea pierderii de presiune, instalați o șaibă de accelerație, a cărei diametru este calculat folosind metode software.
Calculul bateriilor radiatoarelor
Ne întoarcem la planul casei, situat mai sus. Prin calcul, sa constatat că pentru a menține echilibrul de căldură vor fi necesare 16 kW de energie. În această casă există 6 camere pentru scopuri diferite - un living, o baie, o bucătărie, un dormitor, un coridor, un antreu.
Pe baza dimensiunilor structurii, este posibil să se calculeze volumul V:
V = 6 × 8 × 2, 5 = 120 m 3
În continuare trebuie să găsiți cantitatea de căldură produsă pe m 3 . Pentru a face acest lucru, Q trebuie împărțit la volumul găsit, adică:
P = 16000/120 = 133 W / m 3
Apoi, trebuie să determinați câtă cantitate de căldură va fi necesară pentru o cameră. În diagramă, zona fiecărei camere este deja calculată.
Determinați volumul:
- baia este de 4, 19 × 2, 5 = 10, 47;
- cameră de zi - 13, 83 × 2, 5 = 34, 58;
- bucătărie - 9, 43 × 2, 5 = 23, 58;
- dormitor - 10, 33 × 2, 5 = 25, 83;
- coridor - 4, 10 × 2, 5 = 10, 25;
- hala de intrare - 5, 8 × 2, 5 = 14, 5.
De asemenea, calculele trebuie să țină seama de spațiile în care nu există baterii de încălzire, de exemplu un coridor.
Coridorul este încălzit într-o manieră pasivă, căldura se va introduce datorită circulației aerului termic în timpul mișcării oamenilor, prin ușile etc.
Определим необходимое количество тепла для каждой комнаты, умножив объем комнаты на показатель Р.
Получим требуемую мощность:
- для санузла – 10.47×133=1392 Вт;
- для гостиной – 34.58×133=4599 Вт;
- для кухни – 23.58×133=3136 Вт;
- для спальни – 25.83×133=3435 Вт;
- для коридора – 10.25×133=1363 Вт;
- для прихожей – 14.5×133=1889 Вт.
Приступим к расчету радиаторных батарей. Будем использовать алюминиевые радиаторы, высота которых составляем 60 см, мощность при температуре 70 равна 150 Вт.
Подсчитаем необходимое количество радиаторных батарей:
- санузел – 1392/150=10;
- гостиная – 4599/150=31;
- кухня – 3136/150=21;
- спальня – 3435/150=23;
- прихожая – 1889/150=13.
Итого потребуется: 10+31+21+23+13=98 радиаторных батарей.
У нас на сайте также есть другие статьи, в которых мы подробно рассмотрели порядок выполнения теплового расчета системы отопления, пошаговый расчет мощности радиаторов и труб отопления. А если ваша система предполагает наличие теплых полов, то вам понадобится выполнить дополнительные вычисления.
Более подробно все эти вопросы освещены в следующих наших статьях:
- Calcularea termică a sistemului de încălzire: cum se calculează corect încărcătura sistemului
- Расчет радиаторов отопления: как рассчитать необходимое количество и мощность батарей
- Calcularea volumului țevii: principiile de calcul și regulile pentru producerea calculelor în litri și metri cubi
- Cum se face calculul unei podele încălzite pe baza unui sistem de apă
- Расчёт труб для тёплого пола: виды труб, способы и шаг укладки + расчет расхода
Concluzii și video util pe această temă
В видео можно ознакомиться с примером расчета водяного отопления, который осуществляется средствами программы Valtec:
Гидравлические расчеты лучше всего осуществлять с помощью специальных программ, которые гарантируют высокую точность вычислений, учитывают все нюансы конструкции .
Вы специализируетесь на выполнении расчета систем отопления с использованием воды в качестве теплоносителя и хотите дополнить нашу статью полезными формулами, поделиться профессиональными секретами?
А может хотите акцентировать внимание на дополнительных расчетах или указать на неточность в наших вычислениях? Пишите, пожалуйста, свои замечания и рекомендации в блоке под статьей.