Determinación de la potencia térmica estimada del sistema de calefacción. Determinación de la potencia térmica de los sistemas de calefacción.

En este artículo, el lector y yo tendremos que descubrir qué es la energía térmica y a qué afecta. Además, veremos varios métodos para calcular la demanda de calor y el flujo de calor de una habitación para diferentes tipos dispositivos de calefacción.

Definición

1. ¿Qué parámetro se llama potencia térmica?

Es la cantidad de calor generado o consumido por un objeto por unidad de tiempo.

Al diseñar sistemas de calefacción, el cálculo de este parámetro es necesario en dos casos:

• Cuando sea necesario evaluar la demanda de calor de una habitación para compensar la pérdida de energía térmica a través del piso, techo, paredes y;

• Cuando necesita saber cuánto calor puede producir un dispositivo o circuito de calefacción con características conocidas.

Factores

Para interiores

1. ¿Qué influye en la necesidad de calor en un apartamento, habitación o casa??

Los cálculos tienen en cuenta:

• Volumen. La cantidad de aire que necesita calefacción depende de ello;

Aproximadamente la misma altura de techo (unos 2,5 metros) en la mayoría de las casas de construcción soviética tardía dio lugar a un sistema de cálculo simplificado, basado en el área de la habitación.

• Calidad del aislamiento. Depende del aislamiento térmico de las paredes, del área y número de puertas y ventanas, así como de la estructura del acristalamiento de las ventanas. Por ejemplo, el acristalamiento simple y el triple acristalamiento diferirán mucho en la cantidad de pérdida de calor;
• Zona climática. Si la calidad del aislamiento y el volumen de la habitación permanecen sin cambios, la diferencia de temperatura entre la calle y la habitación estará linealmente relacionada con la cantidad de calor perdido a través de las paredes y los techos. Con un +20 constante en la casa, la necesidad de calor en una casa en Yalta a una temperatura de 0 ° C y en Yakutsk a -40 ° C diferirá exactamente tres veces.

Para el dispositivo

1. ¿Cómo se determina la potencia térmica de los radiadores de calefacción?

Hay tres factores en juego aquí:

• El delta de temperatura es la diferencia entre el refrigerante y el medio ambiente. Cuanto más grande es, mayor es el poder;
• Área de superficie. Y aquí también existe una relación lineal entre los parámetros: ¿qué área más grande a temperatura constante, más calor desprende ambiente por contacto directo con el aire y la radiación infrarroja;

Por eso, los radiadores de calefacción térmica de aluminio, hierro fundido y bimetálicos, así como todo tipo de convectores, están equipados con aletas. Aumenta la potencia del dispositivo mientras mantiene una cantidad constante de refrigerante que fluye a través de él.

• Conductividad térmica del material del dispositivo. Juega un papel especialmente importante cuando la superficie de las aletas es grande: cuanto mayor sea la conductividad térmica, mayor será la temperatura que tendrán los bordes de las aletas y más calentarán el aire en contacto con ellas.

Cálculo por área

1. Cómo calcular la potencia de los radiadores de calefacción en función del área de un apartamento o casa de la forma más sencilla posible?

Aquí está lo más circuito simple cálculos: por 1 metro cuadrado Se toman 100 vatios de potencia. Entonces, para una habitación de 4x5 m, el área será de 20 m2 y el requerimiento de calor será de 20 * 100 = 2000 vatios, o dos kilovatios.

El esquema de cálculo más sencillo es por área.

¿Recuerdas el dicho “la verdad está en lo simple”? En este caso miente.

Un esquema de cálculo simple ignora demasiados factores:

• Altura del techo. Evidentemente, una habitación con un techo de 3,5 metros de altura requerirá más calor que una habitación con un techo de 2,4 metros de altura;
• Aislamiento térmico de paredes. Este método de cálculo nació en la era soviética, cuando todo Edificio de apartamentos Tenía aproximadamente la misma calidad de aislamiento térmico. Con la introducción del SNiP 23/02/2003, que regula la protección térmica de los edificios, los requisitos para la construcción han cambiado radicalmente. Por lo tanto, para edificios nuevos y antiguos, la necesidad de energía térmica puede diferir notablemente;
• Tamaño y área de ventanas. Transmiten mucho más calor respecto a las paredes;

• La ubicación de la habitación en la casa. Habitación de esquina y una habitación ubicada en el centro del edificio y rodeada de cálidos apartamentos vecinos requerirá bastante diferentes cantidades calor;
• Zona climática. Como ya hemos descubierto, en Sochi y Oymyakon la necesidad de calor será significativamente diferente.

1. ¿Es posible calcular con mayor precisión la potencia de una batería de calefacción a partir de su área??

Por sí mismo.

Aquí hay un esquema de cálculo relativamente simple para casas que cumplen con los requisitos del notorio SNiP con el número 23/02/2003:

• La cantidad básica de calor no se calcula por área, sino por volumen. Por metro cúbico, se incluyen en los cálculos 40 vatios;
• Para habitaciones adyacentes a los extremos de la casa, se introduce un coeficiente de 1,2, para habitaciones de esquina - 1,3, y para casas privadas de un solo apartamento (tienen todas las paredes en común con la calle) - 1,5;

• Para una ventana, se agregan 100 vatios al resultado, para una puerta, 200;
• Los siguientes coeficientes se utilizan para diferentes zonas climáticas:

A modo de ejemplo, calculemos la demanda de calor para una misma estancia de 4x5 metros, especificando una serie de condiciones:

• Altura del techo 3 metros;

• La habitación tiene dos ventanas;
• ella es la esquina
• La habitación está ubicada en la ciudad de Komsomolsk-on-Amur.

La ciudad está ubicada a 400 km del centro regional: Khabarovsk.

Empecemos.

• El volumen de la habitación será igual a 4*5*3=60 m3;
• Un simple cálculo en volumen dará 40*60=2400 W;
• Dos muros en común con la calle nos obligarán a aplicar un coeficiente de 1,3. 2400*1,3 = 3120W;
• Dos ventanas añadirán otros 200 vatios. Total 3320;
• La tabla anterior le ayudará a seleccionar el coeficiente regional adecuado. Dado que la temperatura media del mes más frío del año, enero, en la ciudad es de 25,7, multiplicamos la temperatura calculada. energía térmica por 1,5. 3320*1,5=4980 vatios.

La diferencia con el esquema de cálculo simplificado fue de casi el 150%. Como puede ver, no se deben descuidar los detalles menores.

1. Cómo calcular la potencia de los dispositivos de calefacción para una casa cuyo aislamiento no cumple con SNiP 23/02/2003?

Aquí está la fórmula de cálculo para parámetros de construcción arbitrarios:

Q - potencia (se recibirá en kilovatios);

V es el volumen de la habitación. Se calcula en metros cúbicos;

Dt es la diferencia de temperatura entre la habitación y la calle;

k es el coeficiente de aislamiento del edificio. Es igual a:

¿Cómo determinar el delta de temperatura con la calle? Las instrucciones son bastante obvias.

La temperatura interna de la habitación generalmente se considera igual a los estándares sanitarios (18-22 ° C dependiendo del zona climática y la ubicación de la habitación en relación con las paredes exteriores de la casa).

la calle esta tomada igual temperatura los cinco días más fríos del año.

Realicemos nuevamente el cálculo para nuestra habitación en Komsomolsk, especificando un par de parámetros adicionales:

• Las paredes de la casa están hechas de dos ladrillos;
• Ventanas de doble acristalamiento: de doble cámara, sin vidrio que ahorre energía;

• La temperatura mínima promedio típica de la ciudad es -30,8C. Norma sanitaria para una habitación, teniendo en cuenta su ubicación en esquina en la casa, será + 22C.

Según nuestra fórmula, Q=60*(+22 - -30,8)*1,8/860=6,63 kW.

En la práctica, es mejor diseñar la calefacción con una reserva de energía del 20% en caso de error en los cálculos o circunstancias imprevistas (sedimentación de los dispositivos de calefacción, desviaciones de tabla de temperatura etcétera). Estrangular las conexiones del radiador ayudará a reducir el exceso de transferencia de calor.

Cálculo para el dispositivo.

1. ¿Cómo calcular la potencia térmica de los radiadores de calefacción con un número conocido de secciones?

Es simple: el número de secciones se multiplica por el flujo de calor de una sección. Este parámetro normalmente se puede encontrar en el sitio web del fabricante.

Si te atrae algo inusual precio bajo Los radiadores de fabricantes desconocidos tampoco son un problema. En este caso, puede centrarse en los siguientes valores medios:

La foto muestra un radiador de aluminio, poseedor del récord de transferencia de calor por sección.

Si ha elegido un convector o un radiador de panel, la única fuente de información para usted pueden ser los datos del fabricante.

Al calcular la potencia térmica de un radiador con sus propias manos, tenga en cuenta una sutileza: los fabricantes suelen proporcionar datos sobre la diferencia de temperatura entre el agua del radiador y el aire de una habitación con calefacción a 70 ° C. Se consigue, por ejemplo, a temperatura ambiente +20 y temperatura del radiador +90.

Una disminución de delta conduce a una disminución proporcional de la potencia térmica; Por lo tanto, a temperaturas del refrigerante y del aire de 60 y 25 ° C, respectivamente, la potencia del dispositivo disminuirá exactamente a la mitad.

Tomemos nuestro ejemplo y descubramos cuánto secciones de hierro fundido puede proporcionar una potencia térmica de 6,6 kW por condiciones ideales- con refrigerante calentado a 90 ° C y temperatura ambiente a +20 ° C. 6600/160=41 secciones (redondeadas). Evidentemente, las baterías de este tamaño deberán distribuirse en al menos dos elevadores.

Tubular radiador de acero o registrarse.

Para una sección (una tubo horizontal) se calcula mediante la fórmula Q=Pi*D*L*K*Dt.

En eso:

• Q-poder. El resultado se obtendrá en vatios;
• Pi es el número “pi”, se supone que se redondea a 3,14;
• D- diámetro exterior tuberías en metros;
• L es la longitud de la sección (nuevamente en metros);
• K es el coeficiente correspondiente a la conductividad térmica del metal (para el acero es 11,63);
• Dt es la diferencia de temperatura entre el aire y el agua en el registro.

Al calcular la potencia de una multisección, la primera sección desde abajo se calcula mediante esta fórmula, y para las siguientes, dado que estarán en un flujo de calor ascendente (lo que incide en Dt), el resultado se multiplica por 0,9.

Déjame darte un ejemplo de cálculo. Una sección con un diámetro de 108 mm y una longitud de 3 metros a temperatura ambiente +25 y temperatura del refrigerante +70 producirá 3,14 * 0,108 * 3 * 11,63 * (70-25) = 532 vatios. Un registro de cuatro secciones de las mismas secciones producirá 523+(532*0,9*3)=1968 vatios.

Conclusión

Como puede ver, la potencia térmica se calcula de forma bastante sencilla, pero el resultado de los cálculos depende en gran medida de factores secundarios. Como es habitual, en el vídeo de este artículo encontrarás más información útil. Espero sus adiciones. ¡Buena suerte, camaradas!

Dónde - calculado pérdidas de calor edificios, kW;

- coeficiente para tener en cuenta el flujo de calor adicional de los dispositivos de calefacción instalados debido al redondeo por encima del valor calculado, tomado de acuerdo con la tabla. 1.

tabla 1

Paso de tamaño estándar, kW	en nominal flujo de calor, kW, tamaño mínimo

- coeficiente para tener en cuenta las pérdidas de calor adicionales por los dispositivos de calefacción ubicados cerca de cercas externas en ausencia de pantallas protectoras del calor, tomado de acuerdo con la tabla. 2.

Tabla 2

Dispositivo de calentamiento	Coeficiente al instalar el dispositivo
	en pared exterior en edificios		en el cristal del tragaluz
	residencial y publico	producción
Radiador de hierro fundido
Convector con carcasa
Convector sin carcasa

- pérdidas de calor, kW, por tuberías que pasan por habitaciones sin calefacción;

- el flujo de calor, kW, suministrado regularmente por la iluminación, los equipos y las personas, que debe tenerse en cuenta en su conjunto para el sistema de calefacción del edificio. Para casas apretadas del tamaño debe tenerse en cuenta a razón de 0,01 kW por 1 m" de superficie total.

Al calcular la potencia térmica de los sistemas de calefacción en edificios industriales, también se debe tener en cuenta el consumo de calor para materiales, equipos y Vehículo.

2. Pérdidas de calor estimadas , kW, debe calcularse mediante la fórmula:

(2)

Dónde: - flujo de calor, kW, a través de la envolvente del edificio;

- pérdida de calor, kW, para calentar el aire de ventilación.

Cantidades Y se calculan para cada habitación con calefacción.

3. flujo de calor , kW, se calcula para cada elemento de la envolvente del edificio mediante la fórmula:

(3)

donde A es el área estimada de la estructura envolvente, m 2 ;

R es la resistencia a la transferencia de calor de la estructura envolvente. m 2 °C/W, que debe determinarse según SNiP II-3-79** (excepto para suelos sobre el terreno) teniendo en cuenta las normas establecidas para la resistencia térmica mínima de las vallas. Para pisos sobre el terreno y paredes ubicadas bajo el nivel del suelo, la resistencia a la transferencia de calor debe determinarse en zonas de 2 m de ancho paralelas a las paredes externas, utilizando la fórmula:

(4)

Dónde - resistencia a la transferencia de calor, m 2 °C/W, igual a 2,1 para la zona I, 4,3 para la zona dos, 8,6 para la zona tres y 14,2 para el resto de la superficie del suelo;

- espesor de la capa aislante, m, que se tiene en cuenta al calcular la conductividad térmica del aislamiento <1,2Вт/м 2 °С;

- temperatura de diseño del aire interior, °C, aceptada de acuerdo con los requisitos de las normas de diseño para edificios para diversos fines, teniendo en cuenta su aumento en función de la altura de la habitación;

- la temperatura calculada del aire exterior, °C, tomada según el Apéndice 8, o la temperatura del aire del local contiguo, si su temperatura difiere en más de 3 °C de la temperatura del local para el que se calcula la pérdida de calor;

- coeficiente tomado en función de la posición de la superficie exterior de la estructura de cerramiento en relación con el aire exterior y determinado según SNNP P-3-79**

- pérdidas de calor adicionales en proporción a las pérdidas principales, teniendo en cuenta:

a) para vallas exteriores verticales e inclinadas orientadas en las direcciones desde las cuales en enero sopla el viento a una velocidad superior a 4,5 m/s con una repetibilidad de al menos el 15% según SNiP 2.01.01-82, en la cantidad de 0,05 en velocidad del viento de hasta 5 m/s y a una velocidad de 0,10 a una velocidad de 5 m/s o más; durante el diseño estándar, se deben tener en cuenta pérdidas adicionales de 0,05 para todas las habitaciones;

b) para vallas exteriores verticales e inclinadas de edificios de varios pisos en la cantidad de 0,20 para el primer y segundo piso; 0,15 - para el tercero; 0,10 - para el cuarto piso de un edificio de 16 o más pisos; para edificios de 10 a 15 pisos, se deben tener en cuenta pérdidas adicionales de 0,10 para el primer y segundo piso y 0,05 para el tercer piso.

4. Pérdida de calor , Los kW se calculan para cada habitación con calefacción que tiene una o más ventanas o puertas de balcón en las paredes exteriores, en función de la necesidad de garantizar el calentamiento del aire exterior mediante dispositivos de calefacción en el volumen de un único intercambio de aire por hora según la fórmula:

Dónde - superficie de la habitación, m2;

- altura de la habitación desde el suelo hasta el techo, m, pero no más de 3,5.

Las habitaciones desde las cuales se organiza la ventilación por extracción con un volumen de extracción que excede un intercambio de aire por hora deben, por regla general, diseñarse con ventilación de suministro con aire caliente. Si está justificado, está permitido calentar el aire exterior mediante dispositivos de calefacción en habitaciones separadas con un volumen de aire de ventilación que no supere dos intercambios por hora.

En habitaciones para las cuales los estándares de diseño de edificios establecen un volumen de escape de menos de un intercambio de aire por hora, el valor debe calcularse como el consumo de calor para calentar el aire en el volumen de intercambio de aire normalizado dependiendo de la temperatura hasta la temperatura °C.

Pérdida de calor Los kW para calentar el aire exterior que penetra en los vestíbulos de entrada (pasillos) y las escaleras a través de puertas exteriores que se abren en la estación fría en ausencia de cortinas de aire-calor se deben calcular mediante la fórmula:

Dónde
- altura del edificio, m:

P - el número de personas en el edificio;

B – coeficiente que tiene en cuenta el número de vestíbulos de entrada. Con un vestíbulo (dos puertas) en - 1,0; con dos vestíbulos (tres puertas) b = 0,6.

El cálculo del calor para calentar el aire exterior que penetra a través de las puertas de las escaleras calentadas y libres de humo con salidas piso a piso a las logias debe realizarse de acuerdo con la fórmula (6) en
, tomando para cada piso el valor
, distancia diferente, m desde el centro de la puerta del piso calculado hasta el techo de la escalera.

Al calcular las pérdidas de calor de vestíbulos de entrada, escaleras y talleres con cortinas térmicas de aire: locales equipados con ventilación de suministro con presión de aire que funciona continuamente durante el horario laboral, así como al calcular las pérdidas de calor durante el verano y puertas y portones exteriores de repuesto, la cantidad no debe ser tenido en cuenta.

Pérdida de calor , kW, para calentar el aire que pasa a través de puertas exteriores no equipadas con cortinas térmicas de aire, debe calcularse teniendo en cuenta la velocidad del viento, tomada de acuerdo con el Apéndice 8 obligatorio, y el tiempo de apertura de la puerta.

Cálculo de la pérdida de calor: no es necesario calentar el aire que se infiltra a través de fugas en las estructuras de cerramiento.

5. Pérdida de calor , kW, las tuberías que pasan por habitaciones sin calefacción deben determinarse mediante la fórmula:

(7)

Dónde: - tramos de secciones de tuberías con aislamiento térmico de varios diámetros tendidos en habitaciones sin calefacción;

- densidad de flujo de calor lineal normalizada de una tubería con aislamiento térmico, aceptada de acuerdo con la cláusula 3.23. En este caso, el espesor de la capa termoaislante. , m de tuberías deberían. calculado usando las fórmulas:

(8)

Dónde - tamaño exterior de la tubería, m;

- conductividad térmica de la capa termoaislante, W/(m °C);

- diferencia de temperatura media entre el refrigerante y el aire circundante durante la temporada de calefacción.

6. La cantidad de consumo de calor anual estimado por el sistema de calefacción del edificio.
, GJ. debe calcularse usando la fórmula:

Dónde - el número de grados-día del período de calefacción, tomado de acuerdo con el Apéndice 8;

A - coeficiente igual a 0,8. que debe tenerse en cuenta si el sistema de calefacción está equipado con dispositivos para reducir automáticamente la potencia térmica durante las horas no laborables;

- coeficiente, diferente de 0,9, que debe tenerse en cuenta si más del 75% de los dispositivos de calefacción están equipados con termostatos automáticos;

Con - coeficiente, diferente de 0,95, que debe tenerse en cuenta si se instalan dispositivos automáticos de control de fachada en la entrada del abonado del sistema de calefacción.

7. Valores de potencia térmica determinados por cálculo. y consumo máximo anual de calor
, asignado a 1 m2 de área total (para edificios residenciales) o útil (para edificios públicos), no debe exceder los valores de control estándar que figuran en el Apéndice 25 obligatorio.

8. Flujo de refrigerante ,.kg/h. y el sistema de calefacción debe estar determinado por la fórmula:

(11)

Dónde Con - capacidad calorífica específica del agua, considerada igual a 4,2 kJ/(kg 0 C);

- diferencia de temperatura. °C, refrigerante a la entrada del sistema y a la salida del mismo;

- Potencia térmica del sistema, kW. determinado por la fórmula (1) teniendo en cuenta las emisiones de calor del hogar .

9. Diseño de energía térmica.
, kW, de cada dispositivo de calefacción debe determinarse mediante la fórmula:

Dónde
debe calcularse de acuerdo con los párrafos. 2-4 de este apéndice;

- pérdida de calor, kW, a través de las paredes internas que separan la habitación para la cual se calcula la potencia térmica del dispositivo de calefacción de la habitación adyacente en la que es posible una disminución operativa de la temperatura durante la regulación. Tamaño
debe tenerse en cuenta solo al calcular la potencia térmica de los dispositivos de calefacción en las conexiones para las que están diseñados los termostatos automáticos. En este caso, se debe calcular la pérdida de calor para cada habitación.
sólo a través de una pared interna con una diferencia de temperatura entre los espacios internos de 8 0 C;

- flujo de calor. kW, de tuberías de calefacción sin aislamiento colocadas en el interior;

- flujo de calor, kW, que ingresa regularmente a la habitación desde electrodomésticos, iluminación, equipos tecnológicos, comunicaciones, materiales y otras fuentes. Al calcular la potencia térmica de los dispositivos de calefacción en edificios residenciales, públicos y administrativos, el valor
no debe ser tenido en cuenta.

La cantidad de calor liberado por el hogar se tiene en cuenta para todo el edificio al calcular la potencia térmica del sistema de calefacción y el flujo total de refrigerante.

2.3. CARACTERÍSTICAS TÉRMICAS ESPECÍFICAS

La pérdida total de calor de un edificio Q generalmente se atribuye a 1 m 3 de su volumen externo y 1 ° C de la diferencia de temperatura calculada. El indicador resultante q 0, W/(m 3 K), se denomina característica térmica específica del edificio:

(2.11)

donde Vn es el volumen de la parte calentada del edificio según la medida exterior, m 3;

(t in -t n.5) - diferencia de temperatura calculada para las estancias principales del edificio.

La característica térmica específica, calculada después de calcular la pérdida de calor, se utiliza para la evaluación de ingeniería térmica de las soluciones estructurales y de planificación de un edificio, comparándola con indicadores promedio de edificios similares. Para edificios residenciales y públicos, la evaluación se realiza sobre la base del consumo de calor por 1 m 2 de superficie total.

El valor de la característica térmica específica está determinado principalmente por el tamaño de las aberturas de luz en relación con el área total de las cercas externas, ya que el coeficiente de transferencia de calor al llenar las aberturas de luz es significativamente mayor que el coeficiente de transferencia de calor de otros. vallas. Además, depende del volumen y la forma de los edificios. Los edificios de pequeño volumen tienen características mejoradas, al igual que los edificios estrechos de configuración compleja con un perímetro aumentado.

Los edificios cuya forma es cercana a un cubo tienen una pérdida de calor reducida y, por tanto, un rendimiento térmico reducido. Hay incluso menos pérdida de calor en estructuras esféricas del mismo volumen debido a la reducción de la superficie exterior.

Específico rendimiento térmico También depende del área de construcción del edificio debido a los cambios en las propiedades protectoras del calor de la cerca. En las regiones del norte, con una disminución relativa del coeficiente de transferencia de calor de las cercas, esta cifra es menor que en las regiones del sur.

Los valores de características térmicas específicas se dan en la literatura de referencia.

Con su ayuda, la pérdida de calor de un edificio se determina mediante indicadores agregados:

donde β t es un factor de corrección que tiene en cuenta el cambio en las características térmicas específicas cuando la diferencia de temperatura real calculada se desvía de 48°:

(2.13)

Dichos cálculos de pérdida de calor permiten establecer la necesidad aproximada de energía térmica en la planificación a largo plazo de redes y estaciones de calefacción.

3.1 CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CALEFACCIÓN

Las instalaciones de calefacción se diseñan e instalan durante la construcción de un edificio, vinculando sus elementos con las estructuras del edificio y la distribución de las habitaciones. Por tanto, la calefacción se considera una rama de los equipos de construcción. Luego, las instalaciones de calefacción funcionan durante toda la vida útil de la estructura, siendo uno de los tipos de equipos de ingeniería de los edificios. Se aplican los siguientes requisitos a las instalaciones de calefacción:

1 - sanitario e higiénico: mantener una temperatura ambiente uniforme; limitación de la temperatura de la superficie de los dispositivos de calefacción, posibilidad de su limpieza.

2- económico: bajas inversiones de capital y costos operativos, así como bajo consumo de metales.

3 - arquitectura y construcción: cumplimiento de la distribución del local, compacidad, coordinación con las estructuras del edificio, coordinación con los plazos de construcción de los edificios.

4 - producción e instalación: mecanización de la producción de piezas y conjuntos, número mínimo de elementos, reducción de costes laborales y aumento de la productividad durante la instalación.

5 - operacional: confiabilidad y durabilidad, simplicidad y facilidad de operación y reparación, silencio y seguridad de operación.

Cada uno de estos requisitos debe tenerse en cuenta a la hora de elegir una instalación de calefacción. Sin embargo, los requisitos sanitarios, higiénicos y operativos se consideran los principales. La instalación debe poder transferir a la habitación la cantidad de calor que cambia según la pérdida de calor.

Un sistema de calefacción es un conjunto de elementos estructurales diseñados para recibir, transferir y transmitir la cantidad requerida de energía térmica a todas las habitaciones con calefacción.

El sistema de calefacción consta de los siguientes elementos estructurales principales (Fig. 3.1).

Arroz. 3.1. Diagrama esquemático del sistema de calefacción.

1- intercambiador de calor; 2 y 4 – tubos de calor de suministro y retorno; 3- dispositivo de calentamiento.

intercambiador de calor 1 para obtener energía térmica quemando combustible o de otra fuente; dispositivos de calefacción 3 para la transferencia de calor a la habitación; Tuberías de calor 2 y 4: una red de tuberías o canales para la transferencia de calor desde el intercambiador de calor a los dispositivos de calefacción. La transferencia de calor se realiza mediante un refrigerante: líquido (agua) o gaseoso (vapor, aire, gas).

1.Según el tipo de sistema, se dividen en:

Agua;

Vapor;

Aire o gas;

Eléctrico.

2. Dependiendo de la ubicación de la fuente de calor y de la habitación calentada:

Local;

Central;

Centralizado.

3. Según el método de circulación:

CON circulación natural;

Con circulación mecánica.

4. Agua según los parámetros del refrigerante:

Baja temperatura TI ≤ 105°C;

Alta temperatura Tl>l05 0 C .

5. Agua y vapor en la dirección del movimiento del refrigerante en las líneas:

Callejón sin salida;

Con tráfico de paso.

6. Agua y vapor según esquema de conexión de aparatos de calefacción con tuberías:

Monotubo;

De dos tubos.

7. Líneas de agua en el lugar donde se colocan las líneas de suministro y retorno:

Con cableado superior;

Con cableado inferior;

Con circulación inversa.

8. Vapor por presión de vapor:

Vapor al vacío Ra<0.1 МПа;

Baja presión Pa = 0,1 - 0,47 MPa;

Alta presión Pa > 0,47 MPa.

3.2. REFRIGERANTES

El refrigerante para un sistema de calefacción puede ser cualquier medio que tenga una buena capacidad para acumular energía térmica y cambiar las propiedades térmicas, sea móvil, económico, no empeore las condiciones sanitarias de la habitación y permita regular el suministro de calor, incluso automáticamente. . Además, el refrigerante debe contribuir a cumplir los requisitos de los sistemas de calefacción.

El agua, el vapor y el aire se utilizan con mayor frecuencia en los sistemas de calefacción, ya que estos refrigerantes cumplen mejor con los requisitos enumerados. Consideremos las propiedades físicas básicas de cada uno de los refrigerantes, que afectan el diseño y funcionamiento del sistema de calefacción.

Propiedades agua: alta capacidad calorífica, alta densidad, incompresibilidad, expansión cuando se calienta con densidad decreciente, aumento del punto de ebullición al aumentar la presión, liberación de gases absorbidos cuando la temperatura aumenta y la presión disminuye.

Propiedades par: baja densidad, alta movilidad, alta entalpía debido al calor latente de transformación de fase (Tabla 3.1), aumento de temperatura y densidad al aumentar la presión.

Propiedades aire: baja capacidad calorífica y densidad, alta movilidad, disminución de la densidad cuando se calienta.

En la tabla se proporciona una breve descripción de los parámetros de los refrigerantes para el sistema de calefacción. 3.1.

Tabla 3.1. Parámetros de los principales refrigerantes.

*Calor latente de transformación de fase.

4.1. PRINCIPALES TIPOS, CARACTERÍSTICAS Y ÁMBITO DE APLICACIÓN DE SISTEMAS DE CALEFACCIÓN

El calentamiento de agua, debido a una serie de ventajas sobre otros sistemas, es el más utilizado actualmente. Para comprender la estructura y el principio de funcionamiento de un sistema de calentamiento de agua, considere el diagrama del sistema que se muestra en la Fig. 4.1.

Fig.4.1.Esquema sistema de dos tubos Calentamiento de agua con distribución aérea y circulación natural.

El agua, calentada en el generador de calor K a la temperatura T1, ingresa a la tubería de calor: el tubo ascendente principal I a las tuberías de calor principales de suministro 2. A través de las tuberías de calor principales de suministro, el agua caliente ingresa a los tubos ascendentes de suministro 9. Luego, a través de las conexiones de suministro 13, el agua caliente entra en los dispositivos de calefacción 10, a través de las paredes, cuyo calor se transfiere al aire de la habitación. Desde los dispositivos de calentamiento, el agua enfriada a la temperatura T2 regresa a través de las líneas de retorno 14, los elevadores de retorno II y las líneas de calor principales de retorno 15 al generador de calor K, donde se calienta nuevamente a la temperatura T1 y se produce una mayor circulación en un anillo cerrado.

El sistema de calentamiento de agua está cerrado hidráulicamente y tiene una cierta capacidad de dispositivos de calefacción, tubos de calor, accesorios, es decir. volumen constante de agua que lo llena. A medida que aumenta la temperatura del agua, se expande y en un sistema de calefacción cerrado lleno de agua, la presión hidráulica interna puede exceder la resistencia mecánica de sus elementos. Para evitar que esto suceda, el sistema de calentamiento de agua cuenta con un tanque de expansión 4, diseñado para acomodar el aumento en el volumen de agua cuando se calienta, así como para eliminar el aire a través de él a la atmósfera, tanto al llenar el sistema con agua. y durante su funcionamiento. Para regular la transferencia de calor de los dispositivos de calefacción, se instalan válvulas de control 12 en las conexiones a ellos.

Antes de ponerlo en funcionamiento, cada sistema se llena con agua desde el sistema de suministro de agua 17 hasta Linea de retorno al tubo de señal 3 al depósito de expansión 4. Cuando el nivel del agua en el sistema sube al nivel de la tubería de desbordamiento y el agua fluye hacia el fregadero ubicado en la sala de calderas, cierre el grifo de la tubería de señal y deje de llenar el sistema con agua.

Si los dispositivos no se calientan lo suficiente debido a la obstrucción de tuberías o accesorios, así como en caso de una fuga, el agua de los elevadores individuales se puede drenar sin vaciar ni detener el funcionamiento de otras partes del sistema. Para ello cerrar las válvulas o grifos 7 de las bandas. Se desenrosca el tapón de la T 8 instalada en la parte inferior del tubo ascendente y se conecta una manguera flexible al accesorio del tubo ascendente, a través de la cual el agua de las tuberías y aparatos de calefacción fluye hacia la alcantarilla. Para que el agua se escurra más rápido y el vaso se escurra por completo, retire el tapón de la T superior 8. Mostrado en la Fig. 4.1-4.3 Los sistemas de calefacción se denominan sistemas de circulación natural. En ellos, el movimiento del agua se lleva a cabo bajo la influencia de la diferencia de densidad del agua enfriada después de los dispositivos de calentamiento, y agua caliente ingresando al sistema de calefacción.

Los sistemas verticales de dos tubos con cableado aéreo se utilizan principalmente para la circulación natural del agua en sistemas de calefacción de edificios de hasta 3 pisos inclusive. Estos sistemas, en comparación con los sistemas con una distribución más baja de la línea de suministro (Fig. 4.2), tienen una presión de circulación natural más alta y es más fácil eliminar el aire del sistema (a través de un tanque de expansión).

Arroz. 7.14. Esquema de un sistema de calentamiento de agua de dos tuberías con cableado inferior y circulación natural.

caldera K; 1 elevador principal; 2, 3, 5 tubos de conexión, desbordamiento y señal del tanque de expansión; 4 - tanque de expansión; línea de 6 aire; 7 - colector de aire; 8 - líneas de suministro; 9 - válvulas de control para dispositivos de calefacción; 10 dispositivos de calefacción; 11 delineadores de ojos invertidos; Tubos ascendentes de 12 retornos (agua helada); 13 elevadores de suministro (agua caliente); 14 T con tapón para drenar el agua; 15- grifos o válvulas en elevadores; 16, 17: tuberías principales de calor de suministro y retorno; Válvulas de 18 cierres o válvulas de compuerta en tuberías de calor principales para regular y cerrar ramas individuales; 19 - válvulas de aire.

Fig. 4.3 Diagrama de un sistema de calentamiento de agua monotubo con cableado superior y circulación natural.

Un sistema de dos tuberías con una ubicación inferior de ambas líneas y circulación natural (Fig. 4.3) tiene una ventaja sobre un sistema con una distribución superior: la instalación y puesta en servicio de los sistemas se puede realizar piso por piso a medida que se construye el edificio: es más conveniente operar el sistema, porque Las válvulas y grifos en los elevadores de suministro y retorno están ubicados debajo y en un solo lugar. Los sistemas verticales de dos tubos con cableado inferior se utilizan en edificios de poca altura con grifos de doble ajuste en los dispositivos de calefacción, lo que se explica por su mayor estabilidad hidráulica y térmica en comparación con los sistemas con cableado superior.

El aire se elimina de estos sistemas mediante válvulas de aire 19 (Fig. 4.3).

La principal ventaja de los sistemas de dos tubos, independientemente del método de circulación del refrigerante, es el suministro de agua con la temperatura más alta TI a cada dispositivo de calefacción, lo que asegura la máxima diferencia de temperatura TI-T2 y, por tanto, la superficie mínima. Área de los dispositivos. Sin embargo, en un sistema de dos tuberías, especialmente con cableado aéreo, hay un consumo importante de tuberías y la instalación se vuelve más complicada.

En comparación con los sistemas de calefacción de dos tubos, los sistemas verticales de un solo tubo con secciones de cierre (Fig. 4.3, parte izquierda) tienen una serie de ventajas: menor costo inicial, instalación más sencilla, menor longitud de los tubos de calor y una apariencia más hermosa. Si los dispositivos ubicados en la misma habitación están conectados a través de un circuito de flujo al tubo ascendente en ambos lados, entonces se instala una válvula de ajuste en uno de ellos (el tubo ascendente derecho en la Fig. 4.3). Estos sistemas se utilizan en edificios industriales de poca altura.

En la Fig. La Figura 4.5 muestra un diagrama de sistemas de calefacción horizontales monotubo. El agua caliente en tales sistemas ingresa a los dispositivos de calefacción del mismo piso desde una tubería de calor colocada horizontalmente. El ajuste y activación de dispositivos individuales en sistemas horizontales con secciones de cierre (Fig. 4.5 b) se logra tan fácilmente como sistemas verticales. En los sistemas de flujo horizontal (Fig. 4.5 a, c), el ajuste solo puede realizarse piso por piso, lo cual es un inconveniente importante.

Arroz. 4.5. Esquema de sistemas de calentamiento de agua horizontales de una sola tubería.

a, b - flujo continuo; b- con tramos de salida.

Arroz. 4.6 Sistemas de calentamiento de agua con circulación artificial.

1 - tanque de expansión; 2 - red aérea; 3 - bomba de circulación; 4 - intercambiador de calor

Las principales ventajas de los sistemas horizontales monotubo incluyen un menor consumo de tubería que en los sistemas verticales, la posibilidad de inclusión del sistema piso por piso y componentes estándar. Además, sistemas horizontales No requieren perforaciones en el techo y su instalación es mucho más sencilla que los sistemas verticales. Son bastante utilizados en espacios industriales y públicos.

Las ventajas generales de los sistemas con circulación natural de agua, que en algunos casos predeterminan su elección, son la relativa simplicidad de diseño y funcionamiento; sin bomba ni necesidad de accionamiento eléctrico, funcionamiento silencioso; durabilidad comparativa con un funcionamiento adecuado (hasta 30-40 años) y garantizar una temperatura uniforme del aire en la habitación durante el período de calefacción. Sin embargo, en los sistemas de calentamiento de agua con circulación natural, la presión natural es muy alta. Por lo tanto, con una gran longitud de anillos de circulación (>30 m) y, en consecuencia, con una resistencia significativa al movimiento del agua en ellos, se calcula que los diámetros de las tuberías son muy grandes y se dice que el sistema de calefacción no es económicamente rentable. tanto en términos de costos iniciales como durante la operación.

En relación con lo anterior, el ámbito de aplicación de los sistemas de circulación natural se limita a edificios civiles aislados, donde el ruido y las vibraciones son inaceptables, a la calefacción de apartamentos y a los pisos superiores (técnicos) de edificios altos.

Los sistemas de calefacción con circulación artificial (Fig. 4.6-4.8) se diferencian fundamentalmente de los sistemas de calentamiento de agua con circulación natural en que, además de la presión natural resultante del enfriamiento del agua en los electrodomésticos y tuberías, se crea una presión significativamente mayor por la bomba de circulación, que se instala en la tubería principal de retorno cerca de la caldera, y el tanque de expansión no está conectado al suministro, sino a la tubería de calor de retorno cerca de la tubería de succión de la bomba. Con tal adhesión Tanque de expansión el aire del sistema no se puede eliminar a través de él, por lo que se utilizan líneas de aire, colectores de aire y válvulas de aire para eliminar el aire de la red de tuberías de calefacción y dispositivos de calefacción.

Consideremos los diagramas de sistemas de calefacción verticales de dos tubos con circulación artificial (Fig. 4,6). A la izquierda hay un sistema con una línea de suministro superior y a la derecha hay un sistema con una ubicación inferior de ambas líneas. Ambos sistemas de calefacción pertenecen a los llamados sistemas sin salida, en los que a menudo resulta una gran diferencia en la pérdida de presión en los anillos de circulación individuales, porque sus longitudes son diferentes: cuanto más lejos esté el dispositivo de la caldera, mayor será la longitud del anillo de este dispositivo. Por lo tanto, en sistemas con circulación artificial, especialmente con una gran longitud de tuberías de calor, es aconsejable utilizar el movimiento asociado de agua en las líneas de suministro y refrigeración de acuerdo con el esquema propuesto por el Prof. V. M. Chaplin. Según este esquema (Fig. 4.7), la longitud de todos los anillos de circulación es casi la misma, como resultado de lo cual es fácil obtener una pérdida de presión igual en ellos y un calentamiento uniforme de todos los dispositivos. SNiP recomienda instalar dichos sistemas cuando el número de elevadores en una rama es superior a 6. La desventaja de este sistema en comparación con un sistema sin salida es la longitud total ligeramente mayor de los tubos de calor y, como consecuencia, el costo inicial. del sistema es entre un 3% y un 5% mayor.

Fig.4.7. Diagrama de un sistema de calentamiento de agua de dos tuberías con distribución aérea y movimiento asociado de agua en las líneas de suministro y retorno y circulación artificial.

1 - intercambiador de calor; 2, 3, 4, 5 - circulación, conexión, señal , tubo de desbordamiento del tanque de expansión; 6 - tanque de expansión; 7 - tubería principal de suministro de calor; 8 - colector de aire; 9 - dispositivo de calefacción; 10 - válvula de doble ajuste; 11 - tubo de calor de retorno; 12 – bomba.

EN últimos años Se utilizan ampliamente los sistemas de calefacción monotubo con tendido inferior de líneas de agua caliente y fría (Fig. 4.8) con circulación de agua artificial.

Los elevadores de sistemas según los esquemas b se dividen en elevación y descenso. Elevadores del sistema según esquemas. A,V Y GRAMO constan de una sección de elevación y descenso a lo largo de la parte superior, generalmente debajo del piso del piso superior, están conectados por una sección horizontal. Las contrahuellas se colocan a una distancia de 150 mm desde el borde de la abertura de la ventana. La longitud de las conexiones a los dispositivos de calefacción se toma como estándar: 350 mm; Los dispositivos de calefacción se desplazan desde el eje de la ventana hacia el contrahuella.

Figura 4.8. Variedades ( c, b, c, e) sistemas de calentamiento de agua de una sola tubería con cableado inferior

Para regular la transferencia de calor de los dispositivos de calefacción, se instalan válvulas de tres vías del tipo KRTP y, en caso de secciones de cierre desplazadas, se instalan válvulas de compuerta de resistencia hidráulica reducida del tipo KRPSh.

Un sistema de tubería única con recorrido inferior es conveniente para edificios con techo abierto; tiene una mayor estabilidad hidráulica y térmica; Las ventajas de los sistemas de calefacción monotubo son el menor diámetro de las tuberías, debido a la mayor presión creada por la bomba; mayor alcance; más Fácil instalación, y mayor posibilidad de unificar partes de tuberías de calor y unidades de instrumentos.

Las desventajas de los sistemas incluyen un consumo excesivo de dispositivos de calefacción en comparación con los sistemas de calefacción de dos tubos.

El ámbito de aplicación de los sistemas de calefacción monotubo es variado: residencial y edificios públicos con más de tres pisos, empresas manufactureras, etc.

4.2. SELECCIÓN DEL SISTEMA DE CALEFACCIÓN

El sistema de calefacción se selecciona según el propósito y el modo de funcionamiento del edificio. Tenga en cuenta los requisitos del sistema. Se tienen en cuenta las categorías de peligro de incendio y explosión de las instalaciones.

El principal factor que determina la elección del sistema de calefacción es el régimen térmico de las instalaciones principales del edificio.

Teniendo en cuenta las ventajas económicas, de adquisición e instalación y algunas ventajas operativas, SNiP 2.04.05-86, cláusula 3.13 recomienda, como regla general, diseñar sistemas de calentamiento de agua de una sola tubería a partir de componentes y piezas estandarizados; Cuando esté justificado, se permitirá el uso de sistemas bitubulares.

Las condiciones térmicas de las instalaciones de algunos edificios deben mantenerse sin cambios durante la temporada de calefacción, mientras que en otros edificios se pueden cambiar para reducir los costos laborales a intervalos diarios y semanales, durante las vacaciones, durante el ajuste, reparación y otros trabajos.

Las edificaciones civiles, industriales y agrícolas con condiciones térmicas constantes se pueden dividir en 4 grupos:

1) edificios de hospitales, maternidades e instituciones médicas similares para uso las 24 horas (excepto hospitales psiquiátricos), cuyas instalaciones están sujetas a mayores requisitos sanitarios e higiénicos;

2) edificios de instituciones infantiles, edificios residenciales, dormitorios, hoteles, casas de reposo, sanatorios, pensiones, clínicas, ambulatorios, farmacias, hospitales psiquiátricos, museos, exposiciones, bibliotecas, baños, depósitos de libros;

3) edificios de piscinas, estaciones de tren, aeropuertos;

4) naves industriales y agrícolas con proceso tecnológico continuo.

Por ejemplo, en los edificios del segundo grupo proporcionan calentamiento de agua con radiadores y convectores (excepto hospitales y baños). La temperatura máxima del agua refrigerante se considera de 95°C en sistemas de dos tubos y de -105°C en sistemas de edificios de un solo tubo (excepto baños, hospitales e instituciones infantiles) (para convectores con carcasa de hasta 130 °C). Para calentar escaleras, es posible aumentar la temperatura de diseño a 150°C. En edificios con ventilación las 24 horas, principalmente en edificios de museos, galerías de arte, depósitos de libros, archivos (excepto hospitales e instituciones infantiles), se instala calefacción de aire central.

Los sistemas de calefacción deben diseñarse con circulación de bomba, cableado inferior y, en primer lugar, un callejón sin salida con tendido abierto de elevadores.

El resto de sistemas se adoptan en función de las condiciones locales: soluciones arquitectónicas y de planificación, condiciones térmicas requeridas, tipo y parámetros del refrigerante en la red de calefacción exterior, etc.

Inicio de la preparación de un proyecto de calefacción, tanto residencial casas de campo, y complejos de producción, se desprende del cálculo termotécnico. Se supone que la fuente de calor es una pistola de calor.

¿Qué es un cálculo de ingeniería térmica?

El cálculo de las pérdidas de calor es un documento fundamental diseñado para resolver un problema como la organización del suministro de calor de una estructura. Determina el consumo de calor diario y anual, el requerimiento mínimo de energía térmica de una instalación residencial o industrial y las pérdidas de calor de cada habitación.
Al resolver un problema como el de los cálculos de ingeniería térmica, se deben tener en cuenta un conjunto de características del objeto:

1. Tipo de objeto ( una casa privada, de un piso o edificio de varios pisos, administrativo, producción o almacén).
2. El número de personas que viven en el edificio o trabajan en un turno, el número de puntos de suministro de agua caliente.
3. Parte arquitectónica (dimensiones del techo, paredes, pisos, dimensiones de aberturas de puertas y ventanas).
4. Datos especiales, por ejemplo, el número de días laborables al año (para producción), la duración de la temporada de calefacción (para objetos de cualquier tipo).
5. Condiciones de temperatura en cada una de las instalaciones de la instalación (están determinadas por CHiP 2.04.05-91).
6. Finalidad funcional (producción de almacén, residencial, administrativa o doméstica).
7. Estructuras de cubierta, paredes exteriores, suelos (tipo de capas aislantes y materiales utilizados, espesor de suelos).

¿Por qué necesita un cálculo de ingeniería térmica?

• Para determinar la potencia de la caldera.
  Digamos que decides suministrar Casa de vacaciones o sistema empresarial calefacción autónoma. Para decidir la elección del equipo, primero deberá calcular la potencia de la instalación de calefacción, que será necesaria para el funcionamiento ininterrumpido del suministro de agua caliente, aire acondicionado, sistemas de ventilación, así como para una calefacción eficiente del edificio. La potencia de un sistema de calefacción autónomo se determina como la cantidad total de costos de calefacción para calentar todas las habitaciones, así como los costos de calefacción para otras necesidades tecnológicas. El sistema de calefacción debe tener una cierta reserva de energía para que el funcionamiento con cargas máximas no acorte su vida útil.
• Completar la aprobación de gasificación de la instalación y obtener especificaciones técnicas.
  Es necesario obtener permiso para gasificar la instalación si se utiliza gas natural como combustible para la caldera. Para obtener las especificaciones, deberá proporcionar valores de consumo anual de combustible ( gas natural), así como los valores totales de la potencia de las fuentes de calor (Gcal/hora). Estos indicadores se determinan como resultado de calculo termico. La aprobación de un proyecto para la gasificación de una instalación es un método más costoso y que requiere más tiempo para organizar la calefacción autónoma en comparación con la instalación de sistemas de calefacción que funcionan con aceites usados, cuya instalación no requiere aprobaciones ni permisos.
• Seleccionar el equipo adecuado.
  Los datos de cálculo térmico son el factor determinante a la hora de elegir dispositivos para calentar objetos. Se deben tener en cuenta muchos parámetros: orientación hacia los puntos cardinales, dimensiones de las aberturas de puertas y ventanas, dimensiones de las habitaciones y su ubicación en el edificio..

¿Cómo funciona el cálculo de ingeniería térmica?

Puedes usar fórmula simplificada para determinar la potencia mínima permitida de los sistemas térmicos:

Q t (kW/hora) =V * ΔT * K /860, donde

qt es carga térmica para una habitación específica;
K – coeficiente de pérdida de calor del edificio;
V – volumen (en m3) de la habitación calentada (ancho de la habitación por largo y alto);
ΔT es la diferencia (indicada por C) entre la temperatura del aire requerida dentro y la temperatura exterior.

Un indicador como el coeficiente de pérdida de calor (K) depende del aislamiento y del tipo de construcción de la habitación. Puede utilizar valores simplificados calculados para objetos de diferentes tipos:

• K = de 0,6 a 0,9 ( grado aumentado aislamiento térmico). Un pequeño número de ventanas equipadas con marcos dobles, paredes de ladrillo con doble aislamiento térmico, techo de material de alta calidad, suelo macizo;
• K = de 1 a 1,9 (aislamiento térmico medio). Doble Enladrillado, techo con techo regular, pocas ventanas;
• K = de 2 a 2,9 (bajo aislamiento térmico). La estructura del edificio está simplificada, el ladrillo es simple.
• K = 3 – 4 (sin aislamiento térmico). Una estructura hecha de metal o lámina corrugada o una estructura de madera simplificada.

Al determinar la diferencia entre la temperatura requerida dentro del volumen calentado y la temperatura exterior (ΔT), se debe partir del grado de confort que desea recibir de la instalación de calefacción, así como de características climáticas la región en la que se encuentra el objeto. Los parámetros predeterminados son los valores definidos por CHiP 2.04.05-91:

• +18 – edificios públicos y talleres de producción;
• +12 – complejos de almacenamiento de gran altura, almacenes;
• + 5 – garajes y almacenes sin mantenimiento constante.

Ciudad		Ciudad	Temperatura exterior estimada, °C
Dnepropetrovsk	- 25	Kaunas	- 22
Ekaterimburgo	- 35	Leópolis	- 19
Zaporozhye	- 22	Moscú	- 28
Kaliningrado	- 18	Minsk	- 25
Krasnodar	- 19	Novorosíisk	- 13
Kazán	- 32	Nizhny Novgorod	- 30
Kyiv	- 22	Odesa	- 18
Rostov	- 22	San Petersburgo	- 26
Sámara	- 30	Sebastopol	- 11
Járkov	- 23	Yalta	- 6

El cálculo mediante una fórmula simplificada no permite tener en cuenta las diferencias en las pérdidas de calor de un edificio. dependiendo del tipo de estructuras de cerramiento, aislamiento y ubicación del local. Por ejemplo, habitaciones con ventanas grandes, techos altos y habitaciones esquineras. Al mismo tiempo, las pérdidas de calor mínimas se producen en habitaciones que no tienen vallas exteriores. Es aconsejable utilizar la siguiente fórmula al calcular un parámetro como la potencia térmica mínima:

Qt (kW/hora)=(100 W/m2 * S (m2) * K1 * K2 * K3 * K4 * K5 * K6 * K7)/1000, donde

S – superficie de la habitación, m2;
W/m 2 – valor específico de pérdida de calor (65-80 vatios/m 2). Este indicador incluye la pérdida de calor por ventilación, absorción por paredes, ventanas y otro tipo de filtraciones;
K1 – coeficiente de fuga de calor a través de las ventanas:

• en la presencia de triple acristalamiento K1 = 0,85;
• si la ventana de doble acristalamiento es de doble acristalamiento, entonces K1 = 1,0;
• con acristalamiento estándar K1 = 1,27;

K2 – coeficiente de pérdida de calor de la pared:

• alto aislamiento térmico (índice K2 = 0,854);
• Aislamiento de 150 mm de espesor o paredes de dos ladrillos (índice K2 = 1,0);
• bajo aislamiento térmico (indicador K2 = 1,27);

K3 es un indicador que determina la relación de las áreas (S) de ventanas y pisos:

• 50% cortocircuito = 1,2;
• 40% KZ=1,1;
• 30% cortocircuito = 1,0;
• 20% CV=0,9;
• 10% SC=0,8;

K4 – coeficiente de temperatura exterior:

• -35°C K4=1,5;
• -25°C K4=1,3;
• -20°C K4=1,1;
• -15°C K4=0,9;
• -10°C K4=0,7;

K5 – número de paredes orientadas hacia el exterior:

• cuatro paredes K5=1,4;
• tres paredes K5=1,3;
• dos paredes K5=1,2;
• una pared K5=1,1;

K6: tipo de aislamiento térmico de la habitación ubicada encima de la habitación con calefacción:

• K6-0,8 calentado;
• ático cálido K6=0,9;
• ático sin calefacción K6=1,0;

K7 – altura del techo:

• 4,5 metros K7=1,2;
• 4,0 metros K7=1,15;
• 3,5 metros K7=1,1;
• 3,0 metros K7=1,05;
• 2,5 metros K7=1,0.

Tomemos como ejemplo el cálculo de la potencia mínima de calefacción. instalación independiente(según dos fórmulas) para una sala de estación de servicio separada (altura de techo 4 m, área 250 m2, volumen 1000 m3, grandes ventanales con acristalamiento convencional, sin aislamiento térmico del techo y las paredes, diseño simplificado).

Según un cálculo simplificado:

Q t (kW/hora) = V * ΔT * K/860=1000 *30*4/860=139,53 kW, donde

V es el volumen de aire en la habitación con calefacción (250 *4), m 3;
ΔT es la diferencia entre la temperatura del aire fuera de la habitación y la temperatura del aire requerida dentro de la habitación (30°C);
K es el coeficiente de pérdida de calor del edificio (para edificios sin aislamiento térmico K = 4,0);
860 - conversión a kW/hora.

Cálculo más preciso:

Q t (kW/hora) = (100 W/m 2 * S (m 2) * K1 * K2 * K3 * K4 * K5 * K6 * K7)/1000 = 100 * 250 * 1,27 * 1,27 * 1,1*1,5* 1,4*1*1,15/1000=107,12 kW/hora, donde

S – área de la habitación para la cual se realiza el cálculo (250 m2);
K1 – parámetro de fuga de calor a través de las ventanas (acristalamiento estándar, índice K1 es 1,27);
K2 – el valor de la fuga de calor a través de las paredes (mal aislamiento térmico, el indicador K2 corresponde a 1,27);
K3 – parámetro de la relación entre las dimensiones de la ventana y la superficie del piso (40%, el indicador K3 es 1,1);
K4 – valor de la temperatura exterior (-35 °C, el indicador K4 corresponde a 1,5);
K5 – número de paredes que salen al exterior (en en este caso cuatro K5 es igual a 1,4);
K6: un indicador que determina el tipo de habitación ubicada directamente encima de la habitación con calefacción (ático sin aislamiento K6 = 1,0);
K7 es un indicador que determina la altura de los techos (4,0 m, el parámetro K7 corresponde a 1,15).

Como puede ver en el cálculo, la segunda fórmula es preferible para calcular la potencia. instalaciones de calefacción, ya que tiene en cuenta una cantidad mucho mayor de parámetros (especialmente si es necesario determinar los parámetros de equipos de baja potencia, destinado a uso en espacios pequeños). Al resultado obtenido es necesario añadir una pequeña reserva de potencia para aumentar la vida útil. equipo termico.
Al realizar cálculos simples, puede determinar sin la ayuda de especialistas. potencia requerida Sistema de calefacción autónomo para el equipamiento de instalaciones residenciales o industriales.

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Para realizar la tarea que se le asigna, el sistema de calefacción debe tener una determinada potencia térmica. Diseño de energía térmica. El sistema se identifica como resultado de la compilación. balance de calor en habitaciones con calefacción a la temperatura del aire exterior tн.р, llamado calculado, igual temperatura media los cinco días más fríos con una fianza de 0,92 tn.5 y determinado para un área de construcción específica de acuerdo con las normas. La potencia térmica calculada durante la temporada de calefacción se utiliza en parte dependiendo del cambio en la pérdida de calor de las instalaciones durante valor actual temperatura del aire exterior tн y solo en tн.р - completamente.

Los cambios en la demanda actual de calor para calefacción se producen a lo largo de la temporada de calefacción, por lo que la transferencia de calor a los dispositivos de calefacción debe variar dentro de amplios límites. Esto se puede lograr cambiando la temperatura y (o) la cantidad de refrigerante que se mueve en el sistema de calefacción. Este proceso se llama regulación operativa.

El sistema de calefacción está diseñado para crear una temperatura ambiente en el edificio que sea cómoda para una persona o que cumpla con los requisitos del proceso tecnológico.

Asignable cuerpo humano Se debe dar calor al ambiente de tal forma y en tal cantidad que una persona en el proceso de realizar cualquier tipo de actividad no experimente sensación de frío o sobrecalentamiento. Además de los costos de evaporación de la superficie de la piel y los pulmones, el calor se libera de la superficie del cuerpo mediante convección y radiación. La intensidad de la transferencia de calor por convección está determinada principalmente por la temperatura y la movilidad del aire circundante, y por la radiación (radiación), por la temperatura de las superficies de las cercas que miran hacia el interior de la habitación.

La situación de la temperatura en la habitación depende de la potencia térmica del sistema de calefacción, así como de la ubicación de los dispositivos de calefacción. propiedades termofísicas cercas externas e internas, la intensidad de otras fuentes de entrada y pérdida de calor. En la estación fría, la habitación pierde calor principalmente a través de cercas externas y, en cierta medida, a través de cercas internas que separan esta habitación de las adyacentes, que tienen más baja temperatura aire. Además, el calor se gasta en calentar el aire exterior, que penetra en la habitación a través de goteras en las vallas de forma natural o durante el funcionamiento del sistema de ventilación, así como materiales, vehículos, productos, ropa que entran fríos a la habitación desde el exterior. .

En el modo de estado estacionario (estacionario), las pérdidas son iguales a las ganancias de calor. El calor ingresa a la habitación proveniente de personas, equipos tecnológicos y domésticos, fuentes. iluminación artificial, de materiales y productos calentados, como resultado de la exposición a la radiación solar en el edificio. EN locales de producción puede llevarse a cabo procesos tecnológicos asociado con la liberación de calor (condensación de humedad, reacciones químicas etc.).

Es necesario tener en cuenta todos los componentes enumerados de pérdida y ganancia de calor al calcular el balance térmico de las instalaciones de un edificio y determinar el déficit o exceso de calor. La presencia de un déficit de calor dQ indica la necesidad de calefacción en la habitación. El exceso de calor suele ser asimilado por el sistema de ventilación. Para determinar la potencia térmica estimada del sistema de calefacción, Qot, elabora un balance del consumo de calor para las condiciones de diseño del período frío del año en la forma

Qot = dQ = Qlímite + Qi(ventilación) ± Qt(vida) (4.2.1)
donde Qlim - pérdida de calor a través de vallas exteriores; Qi(ventilación): consumo de calor para calentar el aire exterior que ingresa a la habitación; Qt(hogar): emisiones tecnológicas o domésticas o consumo de calor.

Los métodos para calcular los componentes individuales del balance térmico incluidos en la fórmula (4.2.1) están estandarizados por SNiP.

Principales pérdidas de calor a través de las cercas de la habitación Qlim se determina dependiendo de su área, la resistencia reducida a la transferencia de calor de la cerca y la diferencia de temperatura calculada entre la habitación y el exterior de la cerca.

Al calcular la pérdida de calor a través de ellos, el área de las cercas individuales debe calcularse de acuerdo con las reglas de medición definidas por las normas.

La resistencia reducida a la transferencia de calor de la cerca o su valor inverso, el coeficiente de transferencia de calor, se toman de acuerdo con cálculos de ingeniería térmica de acuerdo con los requisitos de SNiP o (por ejemplo, para ventanas, puertas) según el fabricante.

La temperatura de diseño de la habitación generalmente se establece igual a la temperatura de diseño del aire en la habitación tb, tomada según el propósito de la habitación según SNiP, correspondiente al propósito del edificio con calefacción.

La temperatura calculada fuera de la cerca significa la temperatura del aire exterior tн.р o la temperatura del aire de una habitación más fría al calcular las pérdidas de calor a través de las cercas internas.

Las principales pérdidas de calor a través de las vallas suelen ser menores que sus valores reales, ya que esto no tiene en cuenta la influencia de algunos factores adicionales en el proceso de transferencia de calor (filtración de aire a través de las vallas, exposición al sol y radiación). de la superficie de las vallas hacia el cielo, posibles cambios en la temperatura del aire dentro de la habitación a lo largo de la altura, entrada de aire exterior a través de las aberturas, etc.). Definición de relacionado pérdida de calor adicional SNiP también está estandarizado en forma de aditivos para las principales pérdidas de calor.

El consumo de calor para calentar el aire frío Qi (ventilación) que ingresa a las instalaciones de los edificios como resultado de la infiltración a través de una serie de paredes, vestíbulos de ventanas, faroles, puertas y portones puede ser del 30...40% o más del consumo principal. pérdidas de calor. La cantidad de aire exterior depende de la solución estructural y de planificación del edificio, la dirección y velocidad del viento, la temperatura del aire exterior e interior, la estanqueidad de las estructuras, la longitud y el tipo de los nártex de las aberturas. . El método para calcular el valor de Qi(vent), también estandarizado por SNiP, se reduce, en primer lugar, a calcular el caudal total de aire infiltrado a través de las estructuras de cerramiento individuales de la habitación, que depende del tipo y naturaleza de fugas en los cerramientos exteriores, que determinan los valores de su resistencia a la permeación del aire. Sus valores reales se toman de acuerdo con SNiP o según los datos del fabricante de la estructura de la cerca.

Además de las pérdidas de calor comentadas anteriormente en edificios públicos y administrativos en invierno, cuando el sistema de calefacción está en funcionamiento, son posibles tanto ganancias de calor como costes adicionales de calor Qt. Este componente del balance térmico suele tenerse en cuenta al diseñar sistemas de ventilación y aire acondicionado. Si tales sistemas no están disponibles en la habitación, entonces estas fuentes adicionales deben tenerse en cuenta al determinar poder de diseño sistemas de calefacción. Al diseñar un sistema de calefacción para un edificio residencial de acuerdo con SNiP, teniendo en cuenta el aumento de calor adicional (doméstico) en habitaciones y cocinas, se normaliza a un valor de al menos Qlife = 10 W por 1 m 2 de área del apartamento, que se resta a partir de las pérdidas de calor calculadas de estas instalaciones.

Al finalizar la potencia térmica calculada de un sistema de calefacción según SNiP, también se tienen en cuenta una serie de factores relacionados con la eficiencia térmica de los dispositivos de calefacción utilizados en el sistema. El indicador que evalúa esta propiedad es efecto de calentamiento del dispositivo, que muestra la relación entre la cantidad de calor realmente gastada por el dispositivo para crear las condiciones especificadas de confort térmico en la habitación y las pérdidas de calor calculadas de la habitación. Según SNiP, la cantidad total de pérdida de calor adicional no debe superar el 7% de la potencia térmica calculada del sistema de calefacción.

Para la evaluación termotécnica de la planificación espacial y soluciones constructivas, y también para un cálculo aproximado de la pérdida de calor de un edificio, utilizan el indicador - característica térmica específica del edificio q, W/(m 3 · °C), que, con pérdidas de calor conocidas del edificio, es igual a

q = Qin / (V(estaño - tn.r)), (4.2.2)
donde Qzd es la pérdida de calor estimada de todas las habitaciones del edificio, W; V es el volumen del edificio con calefacción según las dimensiones exteriores, m3; (tв - tн.р) - diferencia de temperatura calculada para las habitaciones principales (más representativas) del edificio, °C.

El valor q determina la pérdida media de calor de 1 m 3 de un edificio, en relación con una diferencia de temperatura de 1 ° C. Es conveniente utilizarlo para la evaluación de ingeniería térmica de posibles soluciones estructurales y de planificación para un edificio. El valor q suele figurar en la lista de las principales características de su proyecto de calefacción.

A veces, el valor de la característica térmica específica se utiliza para aproximar la pérdida de calor de un edificio. Sin embargo, cabe señalar que el uso del valor q para determinar la carga de calefacción de diseño conduce a errores importantes en el cálculo. Esto se explica por el hecho de que los valores de las características térmicas específicas dados en la literatura de referencia tienen en cuenta solo las principales pérdidas de calor del edificio, mientras que la carga de calefacción tiene una estructura más compleja, descrita anteriormente.

El cálculo de cargas de calor en sistemas de calefacción basado en indicadores agregados se utiliza solo para cálculos aproximados y al determinar la demanda de calor de una región o ciudad, es decir, al diseñar un suministro de calor centralizado.

El sistema de calefacción en una casa privada suele ser un conjunto. equipo autónomo, utilizando sustancias más apropiadas para una región específica como energía y refrigerante. Por lo tanto, para cada esquema de calefacción específico, se requiere un cálculo individual de la potencia de calefacción del sistema de calefacción, que tiene en cuenta muchos factores, como consumo mínimo energía térmica para el hogar, consumo de calor para las instalaciones, todos y cada uno de ellos, ayuda a determinar el consumo de energía por día y durante la temporada de calefacción, etc.

Fórmulas y coeficientes para cálculos térmicos.

La potencia térmica nominal de un sistema de calefacción para una instalación privada está determinada por la fórmula (todos los resultados están expresados ​​en kW):

• Q = Q 1 x segundo 1 x segundo 2 + Q 2 – Q 3 ; Dónde:
• Q 1 – pérdida total de calor en el edificio según los cálculos, kW;
• b 1 es el coeficiente de energía térmica adicional de los radiadores que excede lo que mostró el cálculo. Los valores de los coeficientes se muestran en la siguiente tabla:

• b 2 - coeficiente de pérdidas de calor adicionales por radiadores instalados en muros exteriores sin carcasas protectoras. Los indicadores de coeficientes se muestran en la siguiente tabla:

• Q 2 – pérdida de calor en tuberías tendidas en un espacio sin calefacción;
• P 3 – calor adicional de aparatos de iluminación, electrodomésticos y equipamiento, residentes, etc. Para edificios residenciales Q 3 se toma como 0,01 kW/1 m 2.

Q a – energía térmica que atraviesa vallas y muros exteriores;

Q b - pérdida de calor al calentar el aire del sistema de ventilación.

El valor de Q a y Q b se calcula para cada habitación individual con calefacción conectada.

La energía térmica Q a está determinada por la fórmula:

• Q a = 1 / R x A x (t b – t n) x (1 + Ʃß), donde:
• A es el área de la valla (muro exterior) en m2;
• R es la transferencia de calor de la cerca en m 2 °C/W ( informacion de referencia en SNIP II-3-79).

La necesidad de realizar cálculos térmicos para toda la casa y las habitaciones individuales con calefacción se justifica por el ahorro de energía y Presupuesto familiar. ¿En qué casos se realizan dichos cálculos?

1. Calcular con precisión la potencia del equipo de caldera para la calefacción más eficiente de todas las habitaciones conectadas a la calefacción. Al comprar una caldera sin cálculos preliminares, puede instalar equipos completamente inapropiados en términos de parámetros, que no cumplirán con su tarea y el dinero se desperdiciará. Los parámetros térmicos de todo el sistema de calefacción se determinan sumando todo el consumo de energía térmica en las habitaciones conectadas y no conectadas a la caldera de calefacción, si la tubería pasa a través de ellas. También se requiere una reserva de marcha para el consumo de calor para reducir el desgaste. equipo de calefacción y minimizar la aparición de situaciones de emergencia. cargas altas en clima frío;
2. Los cálculos de los parámetros térmicos del sistema de calefacción son necesarios para obtener un certificado técnico (TU), sin el cual no será posible aprobar un proyecto de gasificación de una casa particular, ya que en el 80% de los casos de instalación de calefacción autónoma. Se instala una caldera de gas y equipos relacionados. Para otros tipos de unidades de calefacción. especificaciones técnicas y no se necesita documentación de conexión. Para equipo de gas necesito saber consumo anual gas, y sin los cálculos adecuados no será posible obtener una cifra exacta;
3. También es necesario obtener los parámetros térmicos del sistema de calefacción para la compra. el equipo adecuado– tuberías, radiadores, accesorios, filtros, etc.

Cálculos precisos del consumo de energía y calor para locales residenciales.

El nivel y la calidad del aislamiento dependen de la calidad del trabajo y características arquitectonicas Habitaciones en toda la casa. La mayor parte de las pérdidas de calor (hasta un 40%) al calentar un edificio se producen a través de la superficie de las paredes exteriores, a través de ventanas y puertas (hasta un 20%), así como a través del techo y el suelo (hasta un 10%). El 30% restante del calor puede escapar de la casa a través de respiraderos y conductos.

Para obtener resultados actualizados se utilizan los siguientes coeficientes de referencia:

1. Q 1 – utilizado en cálculos para habitaciones con ventanas. Para ventanas de PVC con Ventanas de doble acristalamiento Q 1 =1, para ventanas con acristalamiento monocámara Q 1 =1,27, para ventanas de tres cámaras Q 1 =0,85;
2. Q 2 – utilizado al calcular el coeficiente de aislamiento paredes interiores. Para hormigón celular Q 2 = 1, para hormigón Q 2 – 1,2, para ladrillo Q 2 = 1,5;
3. Q 3 se utiliza al calcular la proporción de áreas de piso y aberturas de ventanas. Para el 20% del área acristalada de la pared, el coeficiente Q3 = 1, para el 50% del acristalamiento, Q3 se toma como 1,5;
4. El valor del coeficiente Q 4 varía dependiendo del mínimo. temperatura exterior durante todo el año temporada de calefacción. En temperatura exterior-20 0 C Q 4 = 1, entonces por cada 5 0 C se suma o resta 0,1 en un sentido u otro;
5. El coeficiente Q 5 se utiliza en cálculos que tienen en cuenta el número total de paredes del edificio. Con una pared en los cálculos Q 5 = 1, con 12 y 3 paredes Q 5 = 1,2, para 4 paredes Q 5 = 1,33;
6. Se utiliza Q 6 si los cálculos de pérdida de calor tienen en cuenta propósito funcional locales debajo de la habitación para la cual se están realizando los cálculos. Si hay un piso residencial en la parte superior, entonces el coeficiente Q 6 = 0,82, si el ático tiene calefacción o aislamiento, entonces Q 6 es 0,91, para un piso frío espacio del ático Q6 = 1;
7. El parámetro Q 7 varía según la altura de los techos de la habitación examinada. Si la altura del techo es ≤ 2,5 m, el coeficiente Q 7 = 1,0 si el techo es superior a 3 m, entonces Q 7 se toma como 1,05;

Después de determinar todas las correcciones necesarias, la potencia térmica y las pérdidas de calor en sistema de calefacción para cada habitación individual usando la siguiente fórmula:

• Q i = q x Si x Q 1 x Q 2 x Q 3 x Q 4 x Q 5 x Q 6 x Q 7, donde:
• q = 100 W/m²;
• Si es el área de la habitación que se examina.

Los resultados de los parámetros aumentarán al aplicar coeficientes ≥ 1, y disminuirán si Q 1- Q 7 ≤1. Después de calcular el valor específico de los resultados del cálculo para una habitación específica, puede calcular la potencia térmica total de la calefacción autónoma privada utilizando la siguiente fórmula:

Q = Σ x Qi, (i = 1…N), donde: N es el número total de habitaciones del edificio.