חישוב הידראולי של מערכת חימום באמצעות דוגמה ספציפית

חימום המבוסס על זרימת מים חמים הוא האפשרות הנפוצה ביותר לסידור בית פרטי.לפיתוח מוכשר של המערכת, יש צורך בתוצאות ניתוח ראשוניות, מה שנקרא חישוב הידראולי של מערכת החימום, המקשר את הלחץ בכל חלקי הרשת עם קטרים ​​של הצינורות.

המאמר המוצג מתאר בפירוט את מתודולוגיית החישוב. כדי להבין טוב יותר את האלגוריתם של הפעולות, הסתכלנו על הליך החישוב באמצעות דוגמה ספציפית.

על ידי הקפדה על הרצף המתואר, ניתן יהיה לקבוע את הקוטר האופטימלי של הצינור, את מספר התקני החימום, כוח הדוד ופרמטרים נוספים של המערכת הדרושים להסדרת אספקת חום אינדיבידואלית יעילה.

מושג חישוב הידראולי

הגורם הקובע בהתפתחות הטכנולוגית של מערכות חימום היה החיסכון הרגיל באנרגיה. הרצון לחסוך בכסף מאלץ אותנו לנקוט בגישה זהירה יותר בתכנון, בחירת החומרים, שיטות ההתקנה ותפעול החימום לבית.

לכן, אם החלטתם ליצור מערכת חימום ייחודית וחסכונית בעיקרה לדירה או לבית שלכם, אז אנו ממליצים לכם להכיר את כללי החישוב והעיצוב.

לפני הגדרת החישוב ההידראולי של המערכת, עליך להבין בצורה ברורה וברורה שמערכת החימום האישית של דירה או בית ממוקמת, באופן קונבנציונלי, בסדר גודל גבוה יותר ביחס למערכת ההסקה המרכזית של בניין גדול.

מערכת חימום אישית מבוססת על גישה שונה מהותית למושגים של משאבי חום ואנרגיה.

המהות של חישוב הידראולי היא שקצב זרימת נוזל הקירור אינו מוגדר מראש בקירוב משמעותי לפרמטרים אמיתיים, אלא נקבע על ידי קישור קוטרי צינור עם פרמטרי לחץ בכל הטבעות של המערכת

זה מספיק כדי לבצע השוואה טריוויאלית של מערכות אלה על פי הפרמטרים הבאים.

1. מערכת ההסקה המרכזית (חדר דודים-בית-דירה) מבוססת על סוגים סטנדרטיים של נושאי אנרגיה - פחם, גז. במערכת אוטונומית, ניתן להשתמש כמעט בכל חומר בעל חום בעירה סגולי גבוה, או שילוב של מספר חומרים נוזליים, מוצקים או גרגירים.
2. ה-DSP בנוי על אלמנטים רגילים: צינורות מתכת, סוללות "מגושמות", שסתומי סגירה. מערכת חימום אינדיבידואלית מאפשרת לשלב מגוון אלמנטים: רדיאטורים רב-חלקיים עם העברת חום טובה, תרמוסטטים היי-טק, סוגים שונים של צינורות (PVC ונחושת), ברזים, תקעים, אביזרים וכמובן דוודים חסכוניים יותר משלנו, משאבות סחרור.
3. אם נכנסים לדירה של בית פאנל טיפוסי שנבנה לפני 20-40 שנה, אנו רואים שמערכת החימום מסתכמת בנוכחות של סוללה בת 7 חלקים מתחת לחלון בכל חדר בדירה בתוספת צינור אנכי דרך החלון. הבית כולו (קומת קומה), איתו ניתן "לתקשר" עם השכנים מעל/למטה. מערכת חימום אוטונומית (AHS) מאפשרת לך לבנות מערכת בכל מורכבות, תוך התחשבות ברצונות האישיים של דיירי הדירות.
4. שלא כמו DSP, מערכת חימום נפרדת לוקחת בחשבון רשימה מרשימה למדי של פרמטרים המשפיעים על ההעברה, צריכת האנרגיה ואיבוד החום. תנאי טמפרטורת הסביבה, טווח טמפרטורות נדרש בחדרים, שטח ונפח החדר, מספר חלונות ודלתות, ייעוד החדרים וכו'.

לפיכך, החישוב ההידראולי של מערכת החימום (HRSO) הוא קבוצה מותנית של מאפיינים מחושבים של מערכת החימום, המספקת מידע מקיף על פרמטרים כגון קוטר צינור, מספר רדיאטורים ושסתומים.

סוג זה של רדיאטור הותקן ברוב בתי הפאנל בחלל הפוסט-סובייטי. חיסכון בחומרים והיעדר רעיונות עיצוב ברורים

GRSO מאפשר לבחור נכון משאבת טבעת מים (דוד חימום) להובלת מים חמים לאלמנטים הסופיים של מערכת החימום (רדיאטורים) וכתוצאה סופית לקבל את המערכת המאוזנת ביותר, המשפיעה ישירות על השקעות כספיות בחימום הבית. .

סוג נוסף של רדיאטור חימום עבור DSP. זהו מוצר רב תכליתי יותר שיכול להיות בעל כל מספר של צלעות. כך תוכלו להגדיל או להקטין את שטח חילופי החום

רצף שלבי החישוב

אם כבר מדברים על חישוב מערכת החימום, נציין כי הליך זה הוא השנוי במחלוקת והחשוב ביותר מבחינת עיצוב.

לפני ביצוע החישוב, עליך לבצע ניתוח ראשוני של המערכת העתידית, למשל:

• ליצור איזון תרמי בכל חדר בדירה ובמיוחד בכל חדר;
• לאשר תרמוסטטים, שסתומים ווסת לחץ;
• לבחור רדיאטורים, משטחי חילופי חום, לוחות העברת חום;
• לקבוע אזורים של המערכת עם זרימת נוזל קירור מקסימלית ומינימלית.

בנוסף, יש צורך לקבוע את התוכנית הכללית להובלת נוזל הקירור: מעגל מלא וקטן, מערכת צינור בודד אוֹ שני צינורות ראשיים.

כתוצאה מהחישוב ההידראולי, אנו מקבלים מספר מאפיינים חשובים של המערכת ההידראולית, המספקים תשובות לשאלות הבאות:

• מה צריך להיות כוחו של מקור החימום;
• מה קצב הזרימה והמהירות של נוזל הקירור;
• מהו הקוטר הנדרש של צינור החימום הראשי;
• מה הם הפסדי החום האפשריים ומסת נוזל הקירור עצמו.

היבט חשוב נוסף של חישוב הידראולי הוא הליך האיזון (קישור) כל חלקי (ענפים) של המערכת בתנאים תרמיים קיצוניים באמצעות התקני בקרה.

ישנם מספר סוגים עיקריים של מוצרי חימום: ברזל יצוק ואלומיניום רב-חתך, לוח פלדה, רדיאטורים דו-מתכתיים וקובקטורים. אבל הנפוצים ביותר הם רדיאטורים מאלומיניום רב חלקים

אזור התכנון של הצינור הראשי הוא קטע עם קוטר קבוע של הראשי עצמו, כמו גם זרימה קבועה של מים חמים, אשר נקבעת על ידי הנוסחה עבור מאזן החום של חדרים. רישום אזורי העיצוב מתחיל מהמשאבה או מקור החום.

תנאים ראשוניים לדוגמה

להסבר ספציפי יותר של כל הפרטים של החישוב ההידראולי, ניקח דוגמה ספציפית של מרחב מחיה רגיל. יש לנו דירת 2 חדרים קלאסית בבית פאנל בשטח כולל של 65.54 מ"ר.²הכוללת שני חדרים, מטבח, שירותים וחדר רחצה נפרדים, מסדרון זוגי, מרפסת זוגית.

לאחר ביצוע ההזמנה קיבלנו את המידע הבא לגבי מוכנות הדירה.הדירה המתוארת כוללת קירות העשויים ממבני בטון מזוין מונוליטי שטופלו במרק ופריימר, חלונות פרופיל עם זכוכית דו קאמרית, דלתות פנים לחוצות, אריחי קרמיקה על רצפת חדר האמבטיה.

בית פאנל טיפוסי בן 9 קומות עם ארבע כניסות. בכל קומה 3 דירות: אחת בת 2 חדרים ושתי 3 חדרים. הדירה ממוקמת בקומה החמישית

בנוסף, הדיור המוצג כבר מצויד בחיווט נחושת, מפיצים ופאנל נפרד, תנור גז, אמבטיה, כיור, שירותים, מתלה מגבות מחומם וכיור.

והכי חשוב, בחדרי המגורים, בשירותים ובמטבח יש כבר רדיאטורים לחימום אלומיניום. השאלה לגבי הצינורות והדוד נותרה פתוחה.

כיצד נאספים נתונים

החישוב ההידראולי של המערכת מבוסס ברובו על חישובים הקשורים לחישוב החימום על בסיס שטח החדר.

לכן, יש צורך במידע הבא:

• השטח של כל חדר בודד;
• מידות של מחברי חלונות ודלתות (לדלתות פנימיות אין כמעט השפעה על אובדן חום);
• תנאי אקלים, תכונות של האזור.

נמשיך מהנתונים הבאים. שטח חדר משותף - 18.83 מ'², חדר שינה - 14.86 מ'², מטבח - 10.46 מ'², מרפסת - 7.83 מ'² (סכום), מסדרון - 9.72 מ'² (כמות), שירותים - 3.60 מ'², שירותים - 1.5 מ'². דלתות כניסה - 2.20 מ'², תצוגת חלונות של החדר המשותף - 8.1 מ'², חלון חדר שינה - 1.96 מ'², חלון מטבח - 1.96 מ'².

גובה קירות הדירה 2 מטר 70 ס"מ. הקירות החיצוניים עשויים בטון מסוג B7 בתוספת טיח פנימי בעובי 300 מ"מ. קירות ומחיצות פנימיים - נושאות 120 מ"מ, רגילים - 80 מ"מ. הרצפה ובהתאם לכך התקרה עשויים מלוחות רצפת בטון בדרגה B15 בעובי 200 מ"מ.

הפריסה של דירה זו מספקת את ההזדמנות ליצור ענף חימום אחד שעובר דרך המטבח, חדר השינה והסלון, שיבטיח טמפרטורה ממוצעת של 20-22⁰C בחדרים (+)

מה עם הסביבה? הדירה ממוקמת בבית הממוקם באמצע אזור מיקרו של עיירה קטנה. העיר ממוקמת בשפלה מסוימת, הגובה מעל פני הים הוא 130-150 מ' האקלים יבשתי מתון עם חורפים קרירים וקיץ חם למדי.

הטמפרטורה השנתית הממוצעת היא +7.6 מעלות צלזיוס. הטמפרטורה הממוצעת בינואר היא -6.6 מעלות צלזיוס, ביולי +18.7 מעלות צלזיוס. רוח - 3.5 מ' לשנייה, לחות אוויר ממוצעת - 74%, משקעים 569 מ"מ.

בניתוח תנאי האקלים של האזור, יש לציין כי אנו מתמודדים עם מגוון רחב של טמפרטורות, אשר בתורו משפיע על הדרישה המיוחדת להתאמת מערכת החימום של הדירה.

כוח מחולל חום

אחד המרכיבים העיקריים של מערכת החימום הוא הדוד: חשמל, גז, משולב - זה לא משנה בשלב זה. כי חשוב לנו המאפיין העיקרי שלו – הספק, כלומר כמות האנרגיה ליחידת זמן שתבזבז לחימום.

הספק של הדוד עצמו נקבע על ידי הנוסחה שלהלן:

Wboiler = (Sroom*Wshare) / 10,

איפה:

• החלף - סכום השטחים של כל החדרים הדורשים חימום;
• ודל - כוח ספציפי תוך התחשבות בתנאי האקלים של המיקום (לכן היה צורך לדעת את האקלים של האזור).

בדרך כלל, עבור אזורי אקלים שונים יש לנו את הנתונים הבאים:

• אזורי הצפון - 1.5 - 2 קילוואט למטר²;
• אזור מרכזי - 1 - 1.5 קילוואט למטר²;
• אזורי הדרום - 0.6 - 1 קילוואט למטר².

נתונים אלה שרירותיים למדי, אך בכל זאת מספקים תשובה מספרית ברורה לגבי השפעת הסביבה על מערכת חימום הדירה.

מפה זו מציגה אזורי אקלים עם משטרי טמפרטורה שונים. מיקום הדיור ביחס לאזור קובע כמה אנרגיה צריך לבזבז על חימום מטר מרובע של קילוואט אנרגיה (+)

כמות שטח הדירה שצריך לחמם שווה לשטח הכולל של הדירה ושווה, כלומר 65.54-1.80-6.03 = 57.71 מ"ר (בניכוי המרפסת). הספק הדוד הספציפי לאזור המרכז עם חורפים קרים הוא 1.4 קילוואט/מ"ר. לפיכך, בדוגמה שלנו, ההספק המחושב של דוד החימום שווה ערך ל-8.08 קילוואט.

פרמטרים דינמיים של נוזל הקירור

נעבור לשלב הבא של החישובים - ניתוח צריכת נוזל קירור. ברוב המקרים, מערכת החימום של דירה שונה ממערכות אחרות - זאת בשל מספר לוחות החימום ואורך הצנרת. הלחץ משמש כ"כוח מניע" נוסף לזרימה אנכית דרך המערכת.

בבניינים פרטיים חד-קומתיים, בנייני דירות פנלים ישנים, נעשה שימוש במערכות חימום בלחץ גבוה, המאפשרות הובלת החומר משחרר חום לכל חלקי מערכת החימום המסועפת, הרב-טבעתית ולהעלות מים ל כל גובה הבניין (עד קומה 14).

להיפך, בדירת 2 או 3 חדרים רגילה עם חימום אוטונומי אין מגוון כזה של טבעות וענפים של המערכת; היא כוללת לא יותר משלושה מעגלים.

המשמעות היא שנוזל הקירור מועבר בתהליך הטבעי של זרימת המים. אבל אתה יכול גם להשתמש משאבות סירקולציה, חימום מסופק על ידי דוד גז/חשמל.

אנו ממליצים להשתמש במשאבת סחרור לחימום חדרים גדולים מ-100 מ'². ניתן להתקין את המשאבה לפני או אחרי הדוד, אך בדרך כלל היא מותקנת בצד "החזרה" - טמפרטורת נוזל נמוכה יותר, פחות אווריריות, חיי משאבה ארוכים יותר.

מומחים בתחום התכנון וההתקנה של מערכות חימום מגדירים שתי גישות עיקריות במונחים של חישוב נפח נוזל הקירור:

1. לפי הקיבולת בפועל של המערכת. ללא יוצא מן הכלל, מסוכמים כל נפחי החללים שבהם תזרום זרימת המים החמים: סכום קטעי צינורות בודדים, קטעי רדיאטורים וכו'. אבל זו אופציה עתירת עבודה למדי.
2. לפי כוח הדוד. כאן הדעות של מומחים שונות מאוד, יש אומרים 10, אחרים 15 ליטר ליחידת כוח הדוד.

מבחינה פרגמטית, צריך לקחת בחשבון את העובדה שכנראה מערכת החימום לא רק תספק מים חמים לחדר, אלא גם תחמם מים לאמבטיה/מקלחת, כיור, כיור ומייבש, ואולי גם עבור הידרומסאז' או ג'קוזי. אפשרות זו פשוטה יותר.

לכן, במקרה זה, אנו ממליצים להגדיר 13.5 ליטר ליחידת כוח. מכפלת מספר זה בהספק הדוד (8.08 קילוואט) נקבל את הנפח המשוער של מסת המים - 109.08 ליטר.

מהירות נוזל הקירור המחושבת במערכת היא בדיוק הפרמטר המאפשר לך לבחור קוטר צינור מסוים עבור מערכת החימום.

זה מחושב באמצעות הנוסחה הבאה:

V = (0.86*W*k)/t-to,

איפה:

• W - כוח הדוד;
• ט - טמפרטורת המים המסופקים;
• ל - טמפרטורת המים במעגל ההחזרה;
• ק - יעילות הדוד (0.95 לדוד גז).

החלפת הנתונים המחושבים בנוסחה, יש לנו: (0.86 * 8080 * 0.95)/80-60 = 6601.36/20 = 330 ק"ג לשעה.כך, תוך שעה אחת עוברים במערכת 330 ליטר נוזל קירור (מים), וקיבולת המערכת היא כ-110 ליטר.

קביעת קוטר הצינור

כדי לקבוע לבסוף את הקוטר והעובי של צינורות החימום, נותר לדון בנושא איבוד החום.

כמות החום המרבית יוצאת מהחדר דרך הקירות - עד 40%, דרך חלונות - 15%, רצפה - 10%, כל השאר דרך התקרה/גג. הדירה מאופיינת בהפסדים בעיקר דרך חלונות ומודולי מרפסת

ישנם מספר סוגים של איבוד חום בחדרים מחוממים:

1. אובדן לחץ זרימת צינור. פרמטר זה עומד ביחס ישר לתוצר של אובדן החיכוך הספציפי בתוך הצינור (המסופק על ידי היצרן) ולאורך הכולל של הצינור. אבל בהתחשב במשימה הנוכחית, אפשר להתעלם מהפסדים כאלה.
2. אובדן לחץ בהתנגדויות צינור מקומיות - עלויות חום באביזרים ובציוד פנימי. אבל בהתחשב בתנאי הבעיה, מספר קטן של עיקולים מתאימים ומספר הרדיאטורים, ניתן להזניח הפסדים כאלה.
3. איבוד חום לפי מיקום הדירה. יש עוד סוג של עלות תרמית, אך היא קשורה יותר למיקום החדר ביחס לשאר הבניין. עבור דירה רגילה, הממוקמת באמצע הבית וצמודה לדירות אחרות משמאל/ימין/עליון/תחתון, הפסדי חום דרך הקירות הצדדיים, התקרה והרצפה כמעט שווים ל-"0".

אתה יכול לקחת בחשבון הפסדים רק דרך החלק הקדמי של הדירה - המרפסת והחלון המרכזי של החדר המשותף. אבל ניתן לפתור בעיה זו על ידי הוספת 2-3 מקטעים לכל אחד מהרדיאטורים.

קוטר הצינור נבחר על פי קצב זרימת נוזל הקירור ומהירות המחזור שלו בצינור החימום

בניתוח המידע לעיל, ראוי לציין כי עבור המהירות המחושבת של מים חמים במערכת החימום, ידוע כי מהירות התנועה של חלקיקי המים בטבלה ביחס לקיר הצינור במצב אופקי היא 0.3-0.7 מ"ש.

כדי לעזור למאסטר, אנו מציגים את מה שנקרא רשימת בדיקה לביצוע חישובים לחישוב הידראולי טיפוסי של מערכת חימום:

• איסוף נתונים וחישוב כוח הדוד;
• נפח ומהירות נוזל קירור;
• איבוד חום וקוטר הצינור.

לפעמים, בעת ביצוע חישובים, אתה יכול לקבל קוטר צינור גדול מספיק כדי לכסות את הנפח המחושב של נוזל קירור. ניתן לפתור בעיה זו על ידי הגדלת תזוזת הדוד או הוספת מיכל הרחבה נוסף.

באתר שלנו יש בלוק מאמרים המוקדש לחישוב מערכת החימום, אנו ממליצים לקרוא:

1. חישוב תרמי של מערכת חימום: כיצד לחשב נכון את העומס על המערכת
2. חישוב חימום מים: נוסחאות, כללים, דוגמאות ליישום
3. חישוב הנדסי תרמי של בניין: פרטים ונוסחאות לביצוע חישובים + דוגמאות מעשיות

מסקנות וסרטון שימושי בנושא

תכונות, יתרונות וחסרונות של מערכות מחזור נוזל קירור טבעי ומאולץ למערכות חימום:

לסיכום החישובים ההידראוליים, התוצאה הייתה מאפיינים פיזיים ספציפיים של מערכת החימום העתידית.

באופן טבעי, זוהי ערכת חישוב פשוטה המספקת נתונים משוערים לגבי חישובים הידראוליים עבור מערכת החימום של דירת שני חדרים טיפוסית.

האם אתה מנסה לעשות חישוב הידראולי של מערכת החימום שלך בעצמך? או שאולי אתה לא מסכים עם החומר שהוצג? אנו מחכים להערות ולשאלות שלך - בלוק המשוב נמצא למטה.