Строительство дач
Отделочные работы
Песок карьерный мытый
Щебень известняковый
Гранитный щебень
Коттеджные поселки
Ландшафтное проектирование
Архитектурное проектирование
Проектирование канализации
Реконстукция зданий

СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ

Расчет мощности системы отопления


Как рассчитать мощность системы отопления

Правильно рассчитанная мощность системы отопления позволяет без усилий обогревать дом и обеспечивает функциональность всех элементов системы. Чтобы ее определить

, необходимо рассчитать мощность котла, учитывая при этом площадь дома и теплопотери, а также учесть характеристики и теплоотдачу остальных составляющих системы.


Производится расчет мощности ситемы отопления при подборе оборудования и материалов для монтажа системы. Наиболее важным является мощность котла. При ее недостатке, котел будет работать под постоянной нагрузкой, что повлияет на его ресурс работы и приведет к поломке определенных деталей. К тому же, для пуска и разогрева котла требуется больше горючего, чем для его работы при поддержании требуемой температуры, а значит расходы на его функционирование увеличатся. Если же мощность будет чрезмерной, нагрев теплоносителя будет производиться быстрее и топливо не будет дожигаться до конца, что особенно актуально для твердотопливного котла. В дымоходе, который не успеет за столь короткое время должным образом прогреться, будет образовываться и скапливаться конденсат, что может привести к его поломке.

Мощность котла отопления рассчитывается по нескольким параметрам, главным из которых считается отапливаемая площадь. Существует условный расчет, который определяет, что на каждые 10 м2 требуется 1кВт мощности. Но кроме этого, необходимо учитывать природно-климатические условия региона, для каждого из которых существуют специальные коэффициенты, рассчитанные исходя из наиболее низких температур в зимнее время. Они составляют от 0,6 до 2. Первый показатель применяется, когда расчет монтажа отопления производится для южных регионов, а последний – для северных. 

Что влияет на потри тепла в доме 


На потери тепла влияет множество факторов, к каждому из которых также разработаны коэффициенты:

  • Высота потолков. Если потолки свыше 2,5 м, требуется производить расчет не по площади дома, а по кубатуре. На каждый 1 м3 потребуется 40 Вт тепловой мощности;
  • Качество утепления. Если здание грамотно утеплено, коэффициент не применяется. В противном случае, действуют коэффициенты в зависимости от материала стен: из бетона и блоков – 1,25-1,5, из бревен и бруса – 1,25, из кирпича – 1,1-1,25, из пеноблоков – 1;
  • Количество окон и дверей. На каждое окно необходимо прибавить к мощности котла по 100 Вт, наружных дверей – по 200 Вт;
  • Качество стеклопакетов. Типовые с деревянной рамой – 0,2, пластиковые однокамерные – 0,1, двухкамерные - 0,07, энергосберегающие – 0,057;
  • Расположение комнат. Расчет мощности котла лучше делать для каждой комнаты, при этом учитывать коэффициент 0,1-0,3 для внутренних помещений, 1 – для комнаты с одной наружной стеной, 1,15 – с двумя и 1,22 – с тремя;

Расчет мощности системы отопления - взять "про запас" 


Итак, определив предварительную мощность по площади дома и применив все поправочные коэффициенты, получаем мощность котла, необходимую для отопления конкретного здания. Специалисты рекомендуют к конечному результату применить еще коэффициент 1,2, т.е. прибавить 20% «на запас». Он необходим для покрытия возможных теплопотерь, которые не были учтены в расчетах. 

Расчет отопления зависит также от типа котла. Так, для двухконтурного к конечному результату применяется еще и коэффициент 1,5. Такой запас мощности необходим для обеспечения контура ГВС. 

Немаловажно учитывать материал, из которого изготовлены радиаторы. Обладающие большей теплопроводностью стальные, алюминиевые или биметалические быстрее нагреваются и отдают тепло комнатам (мощность одной секции - 200 Вт). Чугунные радиаторы медленно нагреваются, но способны дольше аккумулировать тепло (мощность одной секции - 150 Вт). Количество секций определяется исходя из мощности котла или по площади дома и факторов, перечисленных выше. Для утепленного дома со стандартной высотой потолков потребуется 1 секция металлического радиатора на каждые 1,8-2 м2 или 1 секция чугунного на каждые 1,1-1,3 м2.

На расчет отопления также влияет материал, из которого смонтирована система отопления. Если для монтажа выбраны металлические трубы, стоит учесть, что они также нагреваются и отдают тепло в комнаты. Используя их, можно сократить количество секций радиаторов в помещениях. Пластиковый или пропиленовый трубопровод теплоотдачей обладает в минимальной степени, но чаще применяется благодаря современному дизайну и простоте монтажа.

Уравнения охлаждения и обогрева

Ощущаемое тепло

Ощутимое тепло в процессе нагрева или охлаждения воздуха (мощность обогрева или охлаждения) можно рассчитать в единицах системы СИ как

ч с = c p ρ q dt (1)

, где

ч с = ощутимая теплота (кВт)

c p = удельная теплоемкость воздуха (1.006 кДж / кг o C)

ρ = плотность воздуха (1,202 кг / м 3 )

q = объемный расход воздуха (м 3 / с)

dt = разность температур ( o C)

или в имперских единицах как

h с = 1.08 q dt (1b)

где

h с = ощутимое тепло (БТЕ / ч)

q = объемный расход воздуха (куб. Фут, куб. Фут в минуту)

dt = перепад температур ( o F)

Пример - Нагревательный воздух, ощутимое тепло

Метрические единицы

Поток воздуха 1 м 3 / с нагревается с 0 до 20 o C .Используя (1) , ощутимое тепло, добавляемое в воздух, можно рассчитать как

ч с = (1,006 кДж / кг o C) (1,202 кг / м 3 ) ( 1 м 3 / с ) ((20 o C) - (0 o C))

= 24,2 (кВт)

Имперские единицы

Воздух Поток 1 куб. м. нагревается с 32 до 52 o F .Используя (1b) , ощутимое тепло, добавляемое в воздух, можно рассчитать как

ч с = 1,08 (1 куб. Фут) ((52 o F) - (32 o F))

= 21,6 (БТЕ / ч)

Диаграмма чувствительной тепловой нагрузки и необходимого объема воздуха

Диаграмма ощутимой тепловой нагрузки и необходимого объема воздуха для поддержания постоянной температуры при различных разностях температур между подпиточным воздухом и комнатным воздухом:

Скрытая теплота

Скрытая теплота, обусловленная влажностью воздуха, может быть рассчитана в единицах СИ: где

ч л = скрытая теплота (кВт)

ρ = плотность воздуха (1.202 кг / м 3 )

q = объемный расход воздуха (м 3 / с)

ч we = скрытая теплота испарения воды ( 2454 кДж / кг - в воздухе в атмосфере давление и 20 o C)

dw кг = разница соотношений влажности (кг воды / кг сухого воздуха)

Скрытая теплота испарения для воды может быть рассчитана как

ч мы = 2494 - 2,2 т (2а)

где

t = температура испарения ( o C)

или для имперских единиц:

ч л = 0.68 qw гр. (2b)

или

h л = 4840 qw фунт (2c)

где 000000 = скрытая теплоемкость (БТЕ / час)

q = объемный расход воздуха (куб. Фут, куб. Фут в минуту)

dw гр = разница в соотношении влажности (зерна вода / фунт сухого воздуха)

dw фунт = разница отношения влажности (фунт вода / фунт сухого воздуха)

Пример - охлаждающий воздух, скрытое тепло

Метрические единицы

Поток воздуха 1 м 3 / с охлаждается с 30 до 10 o C .Относительная влажность воздуха составляет 70%, в начале и 100%, в конце процесса охлаждения.

Из диаграммы Молье мы оцениваем содержание воды в горячем воздухе в 0,0187 кг воды / кг сухого воздуха, и содержание воды в холодном воздухе в 0,0075 кг воды / кг сухого воздуха .

Используя (2) , скрытое тепло, отводимое из воздуха, можно рассчитать как

ч л = (1.202 кг / м 3 ) ( 2454 кДж / кг ) ( 1 м 3 / с ) (( 0,0187 кг воды / кг сухого воздуха ) - ( 0,0075 кг воды / кг сухой воздух ))

= 34,3 (кВт)

Imperial Units

Воздушный поток 1 куб. м. охлаждается с 52 до 32 o F . Относительная влажность воздуха составляет 70%, в начале и 100%, в конце процесса охлаждения.

Из психрометрической диаграммы мы оцениваем содержание воды в горячем воздухе в 45 зерен воды / фунт сухого воздуха , и содержание воды в холодном воздухе в 27 зерен воды / фунт сухого воздуха ,

Используя (2b) , скрытое тепло, отводимое из воздуха, можно рассчитать как

ч л = 0,68 (1 куб. Фут) (( 45 зерен воды / фунт сухого воздуха ) - ( 27 зерен воды / фунт сухого воздуха ))

= 12.2 (БТЕ / ч)

Таблица скрытой тепловой нагрузки и необходимого объема воздуха

Скрытая тепловая нагрузка - увлажнение и осушение - и требуемый объем воздуха для поддержания постоянной температуры при различных разностях температур между входящим воздухом и комнатным воздухом указаны в диаграмма ниже:

Общее тепло - скрытое и ощутимое тепло

Общее тепло, обусловленное как температурой, так и влажностью, может быть выражено в единицах СИ как:

ч т = ρ q dh (3)

, где

ч т = общее количество тепла (кВт)

q = объемный расход воздуха (м 3 / с)

ρ = плотность воздуха (1.202 кг / м 3 )

dh = разность энтальпий (кДж / кг)

Или - в имперских единицах:

ч т = 4,5 дч (3b)

где

ч т = общее количество тепла (БТЕ / ч)

q = объемный расход воздуха (куб. фут / мин, куб. фут в минуту)

д.ч. = разность энтальпий (бт / фунт сухого воздуха)

Общее количество тепла также можно выразить как:

ч т = ч с + ч л

= 1.08 q dt + 0,68 q dw гр (4)

Пример - воздух охлаждения или нагрева, общее тепло

Метрические единицы

Поток воздуха 1 м 3 / с охлаждается от 30 до 10 o C . Относительная влажность воздуха составляет 70%, в начале и 100%, в конце процесса охлаждения.

Из диаграммы Молье мы оцениваем энтальпию воды в горячем воздухе как 77 кДж / кг сухого воздуха, и энтальпию в холодном воздухе как 28 кДж / кг сухого воздуха .

Используя (3) , общее ощутимое и скрытое тепло, отводимое из воздуха, можно рассчитать как

ч т = (1,202 кг / м 3 ) ( 1 м 3 / с ) (( 77 кДж / кг сухого воздуха ) - (28 кДж / кг сухого воздуха ))

= 58,9 (кВт)

Имперские единицы

Воздушный поток 1 куб. фут. охлаждается с 52 до 32 o F .Относительная влажность воздуха составляет 70%, в начале и 100%, в конце процесса охлаждения.

Из психрометрической диаграммы мы оцениваем энтальпию воды в горячем воздухе как 19 БТЕ / фунт сухого воздуха , и энтальпию в холодном воздухе как 13,5 БТЕ / фунт сухого воздуха .

Используя (3b) , общее явное и скрытое тепло, отводимое из воздуха, можно рассчитать как

ч т = 4.5 (1 куб.м.) (( 19 БТЕ / фунт сухого воздуха ) - ( 13,5 БТЕ / фунт сухого воздуха ))

= 24,8 (БТЕ / час)

SHR - Коэффициент ощутимого тепла

Коэффициент ощутимого тепла может быть выражен как

SHR = ч с / ч т (6)

где

=000000 Коэффициент полезного тепла

ч с = ощутимое тепло

ч т = общее тепло (ощутимое и скрытое)

,

Для расчета тепловой мощности - Vulcanic

МЕТОДЫ РАСЧЕТА ОТОПЛЕНИЯ

Нагревание объема жидкости

Расчет мощности, необходимой для повышения температуры объема жидкости в течение заданного времени.

-

-

-

-

-

-

Нагрев циркулирующей жидкости

Расчет мощности, необходимой для повышения температуры потока газа или жидкости за один проход.

-

-

,

Расходы систем отопления

Объемный расход в системе отопления можно выразить как

q = h / (c p ρ dt) (1)

, где

q = объемный расход (м 3 / с )

ч = расход теплового потока (кДж / с, кВт)

с с с = удельная теплоемкость (кДж / кг o C )

ρ = плотность (кг / м 3 )

dt = разница температур ( o C)

Это общее уравнение может быть изменено для фактических единиц измерения (СИ или имперских) и используемых жидкостей.

Объемный расход воды в имперских единицах

Для воды с температурой 60 o F Расход можно выразить как

q = h (7,48 галлонов / фут 3 ) / ((1 БТЕ / фунт м o F) (62,34 фунт / фут 3 ) (60 мин / ч) dt)

= ч / (500 дт) (2)

где

q = расход воды (галлон / мин)

ч = расход теплового потока (БТЕ / ч)

ρ = плотность ( фунт / фут 3 )

dt = разность температур ( o F)

Для более точных объемных расходов следует использовать свойства горячей воды.

Массовый расход воды в имперских единицах

Массовый расход воды можно выразить как:

м = ч / ((1,2 БТЕ / фунт. o F) dt)

= ч / (1,2 дт) (3)

, где

м = массовый расход (фунт м / ч)

Объемный расход воды в единицах СИ

Объемная вода Поток в системе отопления может быть выражен в единицах СИ как

q = h / ((4.2 кДж / кг o C) (1000 кг / м 3 ) dt)

= ч / (4200 дт) (4)

, где

q = вода расход (м 3 / с)

ч = расход теплового потока (кВт или кДж / с)

дт = перепад температур ( o C)

Для более точные объемные скорости потока свойства горячей воды должны быть использованы.

Массовый расход воды в единицах СИ

Массовый расход воды можно выразить как:

м = ч / ((4,2 кДж / кг o C) dt)

= ч / (4,2 дт) (5)

, где

м = массовый расход (кг / с)

Пример - расход в системе отопления

A оборотная вода Отопительные системы поставляет 230 кВт с перепадом температур 20 o C .

Объемный расход можно рассчитать следующим образом:

q = (230 кВт) / ((4,2 кДж / кг o C) (1000 кг / м 3 ) (20 o C) )

= 2.7 10 -3 м 3 / с

Массовый поток можно выразить как:

м = (230 кВт) / ((4.2 кДж / кг o C) (20 o C))

= 2.7 кг / с

Пример - Нагрев воды с помощью электричества

10 литров воды нагревают с 10 o C до 100 o C за 30 минут . Тепловой поток можно рассчитать как

ч = (4,2 кДж / кг o C) (1000 кг / м 3 ) (10 литров) (1/1000 м 3 / литр) ( (100 o C) - (10 o C)) / ((30 мин) (60 с / мин))

= 2.1 кДж / с (кВт)

Электрический ток 24 В пост. Тока , необходимый для отопления, можно рассчитать как

I = (2,1 кВт) (1000 Вт / кВт) / (24 В)

= 87,5 Ампер

.

Смотрите также

Поиск