난방 시스템의 열 계산: 시스템의 부하를 올바르게 계산하는 방법

난방 시스템의 설계 및 열 계산은 주택 난방을 준비할 때 필수 단계입니다.계산 활동의 주요 임무는 보일러 및 라디에이터 시스템의 최적 매개변수를 결정하는 것입니다.

언뜻 보면 엔지니어만이 열 공학 계산을 수행할 수 있는 것처럼 보일 수 있습니다. 그러나 모든 것이 그렇게 복잡한 것은 아닙니다. 동작 알고리즘을 알면 필요한 계산을 독립적으로 수행할 수 있습니다.

이 기사에서는 계산 절차를 자세히 설명하고 필요한 모든 공식을 제공합니다. 더 나은 이해를 위해 개인 주택의 열 계산 예를 준비했습니다.

가열의 열 계산: 일반 절차

난방 시스템의 고전적인 열 계산은 필수 단계별 표준 계산 방법을 포함하는 통합 기술 문서입니다.

그러나 이러한 주요 매개변수 계산을 연구하기 전에 난방 시스템 자체의 개념을 결정해야 합니다.

난방 시스템은 강제로 열을 실내로 공급하고 비자발적으로 열을 제거하는 것이 특징입니다.

난방 시스템 계산 및 설계의 주요 작업:

• 열 손실을 가장 확실하게 결정합니다.
• 냉각수의 양과 사용 조건을 결정합니다.
• 생성, 이동 및 열 전달 요소를 최대한 정확하게 선택하십시오.

공사중 난방 시스템 난방 시스템을 사용할 방/건물에 대한 다양한 데이터를 초기에 수집해야 합니다. 시스템의 열 매개변수를 계산한 후 산술 연산 결과를 분석합니다.

얻은 데이터를 바탕으로 난방 시스템 구성 요소를 선택한 다음 구매, 설치 및 시운전을 진행합니다.

난방은 방/건물의 승인된 온도 체제를 보장하기 위한 다중 구성 요소 시스템입니다.현대 주거용 건물의 통신 단지의 별도 부분입니다.

이 열 계산 방법을 사용하면 미래 난방 시스템을 구체적으로 설명하는 많은 양을 매우 정확하게 계산할 수 있다는 점은 주목할 만합니다.

열 계산 결과 다음 정보를 사용할 수 있습니다.

• 열 손실 수, 보일러 전력;
• 각 방의 방열기 수와 유형은 별도로;
• 파이프라인의 수력학적 특성;
• 용량, 냉각수 속도, 열 펌프 전력.

열 계산은 이론적 스케치가 아니라 실제로 난방 시스템 구성 요소를 선택할 때 사용하도록 권장되는 정확하고 합리적인 결과입니다.

실온 조건에 대한 표준

시스템 매개변수 계산을 수행하기 전에 최소한 예상 결과의 순서를 알아야 하며 공식으로 대체하거나 공식에 따라 안내해야 하는 일부 표 값의 표준화된 특성을 가져야 합니다. .

이러한 상수를 사용하여 매개변수를 계산하면 시스템의 원하는 동적 또는 상수 매개변수의 신뢰성을 확신할 수 있습니다.

다양한 목적의 건물에 대해 주거용 건물과 비주거용 건물의 온도 조건에 대한 참조 표준이 있습니다. 이러한 표준은 소위 GOST에 명시되어 있습니다.

난방 시스템의 경우 이러한 전역 매개변수 중 하나는 계절 및 환경 조건에 관계없이 일정해야 하는 실내 온도입니다.

위생 기준 및 규칙 규정에 따라 여름과 겨울에 비해 온도 차이가 있습니다.에어컨 시스템은 여름철 실내 온도 체계를 담당하며 계산 원리는 다음 항목에 자세히 설명되어 있습니다. 이 기사.

그러나 겨울에는 실내 온도가 난방 시스템에 의해 제공됩니다. 따라서 우리는 겨울철의 온도 범위와 편차 허용 오차에 관심이 있습니다.

대부분의 규제 문서에는 사람이 실내에서 편안하게 머물 수 있도록 다음과 같은 온도 범위가 규정되어 있습니다.

최대 100m 면적의 비거주 사무실 건물의 경우²:

• 22-24°С - 최적의 공기 온도
• 1°C - 허용되는 변동.

면적이 100m 이상인 사무실 건물의 경우² 온도는 21-23°C입니다. 비거주 산업 건물의 경우 온도 범위는 공간의 목적과 확립된 노동 보호 표준에 따라 크게 달라집니다.

사람마다 자신에게 편안한 실내 온도가 있습니다. 어떤 사람들은 방이 매우 따뜻하기를 좋아하고 다른 사람들은 방이 시원할 때 편안함을 느낍니다. 이것은 모두 매우 개별적입니다.

아파트, 개인 주택, 사유지 등 주거용 건물의 경우 거주자의 희망에 따라 조정할 수 있는 특정 온도 범위가 있습니다.

그러나 아파트 및 주택의 특정 건물에 대해서는 다음이 있습니다.

• 20-22°С - 거실(어린이방 포함), 허용오차 ±2°С -
• 19-21°С — 주방, 화장실, 허용 오차 ±2°С;
• 24~26°C — 욕실, 샤워실, 수영장, 허용 오차 ±1°С;
• 16~18°С — 복도, 복도, 계단, 보관실, 허용 오차 +3°C

실내 온도에 영향을 미치고 난방 시스템을 계산할 때 집중해야 할 몇 가지 기본 매개 변수가 더 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 습도(40-60%), 공기 중 산소 및 이산화탄소 농도( 250:1), 공기 이동 속도 질량(0.13-0.25m/s) 등

집안의 열 손실 계산

열역학 제2법칙(학교 물리학)에 따르면 덜 가열된 물체에서 더 가열된 소형 또는 거시 물체로 에너지가 자발적으로 전달되는 것은 없습니다. 이 법칙의 특별한 경우는 두 열역학 시스템 사이에 온도 평형을 이루려는 "노력"입니다.

예를 들어, 첫 번째 시스템은 온도가 -20°C인 환경이고, 두 번째 시스템은 내부 온도가 +20°C인 건물입니다. 위의 법칙에 따르면, 이 두 시스템은 에너지 교환을 통해 균형을 이루려고 노력할 것입니다. 이는 두 번째 시스템의 열 손실과 첫 번째 시스템의 냉각으로 인해 발생합니다.

주변 온도는 개인 주택이 위치한 위도에 따라 다르다고 확실히 말할 수 있습니다. 그리고 온도차는 건물의 열누출량에 영향을 줍니다. (+)

열 손실은 어떤 물체(집, 아파트)에서 열(에너지)이 비자발적으로 방출되는 것을 의미합니다. 일반 아파트의 경우 아파트가 건물 내부에 있고 다른 아파트와 "인접"하기 때문에 이 과정은 개인 주택에 비해 "눈에 띄지" 않습니다.

개인 주택에서는 열이 외벽, 바닥, 지붕, 창문 및 문을 통해 어느 정도 빠져 나갑니다.

가장 불리한 기상 조건에 대한 열 손실량과 이러한 조건의 특성을 알면 난방 시스템의 전력을 높은 정확도로 계산할 수 있습니다.

따라서 건물의 열 누출량은 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.

Q=Q_바닥+Q_벽+Q_창문+Q_지붕+Q_문+...+Q_나, 어디

기 - 균질한 유형의 건물 외피로부터의 열 손실량.

공식의 각 구성 요소는 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.

Q=S*ΔT/R, 어디

• 큐 – 열 누출, V;
• 에스 – 특정 유형의 구조물 면적, 평방. 중;
• ΔT – 주변 온도와 실내 공기 온도의 차이, °C
• 아르 자형 – 특정 유형의 구조물의 열 저항, m²*°C/W.

보조 테이블에서 실제 존재하는 재료의 열 저항 값을 취하는 것이 좋습니다.

또한 열저항은 다음 관계식을 사용하여 구할 수 있습니다.

R=d/k, 어디

• 아르 자형 – 열 저항, (m²*K)/W;
• 케이 – 재료의 열전도 계수, W/(m²*에게);
• 디 – 이 재료의 두께, m.

축축한 지붕 구조를 갖춘 오래된 주택에서는 건물 상부, 즉 지붕과 다락방을 통해 열 누출이 발생합니다. 에 활동을 수행 천장 단열 또는 다락방 지붕의 단열 이 문제를 해결하세요.

다락 공간과 지붕을 단열하면 집 전체의 열 손실을 크게 줄일 수 있습니다.

구조물, 환기 시스템, 주방 후드, 창문 및 문 열림 등의 균열을 통해 집에서 열 손실이 발생하는 경우는 여러 가지가 있습니다. 그러나 전체 주요 열 누출 수의 5%를 넘지 않기 때문에 그 양을 고려하는 것은 의미가 없습니다.

보일러 전력 결정

환경과 집 내부 온도의 온도차를 유지하려면 개인 주택의 각 방에서 원하는 온도를 유지하는 자율 난방 시스템이 필요합니다.

난방 시스템은 다양한 방식으로 이루어집니다. 보일러의 종류: 액체 또는 고체 연료, 전기 또는 가스.

보일러는 열을 발생시키는 난방 시스템의 핵심 장치입니다. 보일러의 주요 특징은 출력, 즉 단위 시간당 열량의 변환율입니다.

난방부하를 계산한 후 보일러의 요구 정격전력을 구합니다.

일반 다방 아파트의 경우 보일러 전력은 면적과 특정 전력을 통해 계산됩니다.

아르 자형_보일러=(에스_가옥*아르 자형_특정한)/10, 어디

• 에스_가옥 - 난방실의 총 면적
• 아르 자형_특정한 - 기후 조건에 따른 특정 전력.

그러나이 공식은 개인 주택에서 충분한 열 손실을 고려하지 않습니다.

이 매개변수를 고려하는 또 다른 비율이 있습니다.

아르 자형_보일러=(Q_{사상자 수}*S)/100, 어디

• 아르 자형_보일러 - 보일러 동력;
• 큐_{사상자 수} - 열 손실;
• 에스 - 난방 구역.

보일러의 설계력을 높여야 합니다. 보일러를 사용하여 욕실과 주방의 물을 가열하려는 경우 예비비가 필요합니다.

대부분의 개인 주택 난방 시스템에서는 냉각수 공급 장치를 저장할 팽창 탱크를 사용하는 것이 좋습니다. 모든 개인 주택에는 온수 공급이 필요합니다.

보일러 파워 리저브를 제공하려면 안전계수 K를 마지막 공식에 추가해야 합니다.

아르 자형_보일러=(Q_{사상자 수}*S*K)/100, 어디

에게 — 1.25와 같습니다. 즉, 보일러의 설계 출력이 25% 증가합니다.

따라서 보일러 전력을 사용하면 건물 내 표준 공기 온도를 유지할 수 있을 뿐만 아니라 집안에 초기 및 추가 온수량을 확보할 수 있습니다.

라디에이터 선택의 특징

실내에 열을 공급하기 위한 표준 구성 요소는 라디에이터, 패널, 바닥 난방 시스템, 대류기 등입니다.난방 시스템의 가장 일반적인 부분은 라디에이터입니다.

방열기는 방열성이 높은 합금으로 제작된 특수 중공 모듈형 구조입니다. 강철, 알루미늄, 주철, 세라믹 및 기타 합금으로 만들어졌습니다. 난방 라디에이터의 작동 원리는 "꽃잎"을 통해 냉각수에서 실내 공간으로 에너지를 방출하는 것으로 축소됩니다.

알루미늄 및 바이메탈 가열 라디에이터가 대형 주철 배터리를 대체했습니다. 생산의 단순성, 높은 열 전달, 성공적인 설계 및 설계로 인해 이 제품은 실내 열 방출을 위한 인기 있고 널리 사용되는 기기가 되었습니다.

여러 가지 방법이 있습니다 난방 라디에이터 계산 방에. 아래 방법 목록은 계산 정확도가 높은 순서로 정렬되었습니다.

계산 옵션:

1. 지역별. N=(S*100)/C, 여기서 N은 섹션 수, S는 방의 면적(m²), C - 라디에이터의 한 부분의 열 전달 (W, 여권 또는 제품 인증서에서 가져옴), 100W - 1m를 가열하는 데 필요한 열 흐름량² (경험적 값). 문제가 발생합니다. 방의 천장 높이를 고려하는 방법은 무엇입니까?
2. 볼륨 별. N=(S*H*41)/C, 여기서 N, S, C는 유사합니다. H - 방 높이, 41 W - 1m를 가열하는 데 필요한 열 흐름량³ (경험적 값).
3. 확률로. N=(100*S*k1*k2*k3*k4*k5*k6*k7)/C, 여기서 N, S, C 및 100은 동일합니다. k1 - 방의 이중창에 있는 챔버 수 고려, k2 - 벽의 단열, k3 - 창 면적과 실내 면적의 비율, k4 - 겨울 중 가장 추운 주의 평균 영하 온도, k5 - 방의 외부 벽 수(거리로 "확장"), k6 - 위 방 유형, k7 - 천장 높이.

이는 섹션 수를 계산하는 가장 정확한 옵션입니다. 당연히 분수 계산 결과는 항상 다음 정수로 반올림됩니다.

물 공급의 유압 계산

물론, 가열을 위한 열을 계산하는 "그림"은 냉각수의 양과 속도와 같은 특성을 계산하지 않고는 완성될 수 없습니다. 대부분의 경우 냉각수는 액체 또는 기체 집합체 상태의 일반 물입니다.

난방 시스템의 모든 공동을 합산하여 실제 냉각수의 양을 계산하는 것이 좋습니다. 단일 회로 보일러를 사용하는 경우 이것이 최선의 선택입니다. 난방 시스템에 이중 회로 보일러를 사용하는 경우 위생 및 기타 가정용 목적으로 온수 소비를 고려해야 합니다.

주민에게 온수를 공급하고 냉각수를 가열하기 위해 이중 회로 보일러에 의해 가열되는 물의 양은 난방 회로의 내부 부피와 온수에 대한 사용자의 실제 요구를 합산하여 계산됩니다.

난방 시스템의 온수량은 다음 공식으로 계산됩니다.

W=k*P, 어디

• 여 - 냉각수의 양;
• 피 - 난방 보일러 동력;
• 케이 - 역률(전력 단위당 리터 수, 13.5와 동일, 범위 - 10-15리터).

결과적으로 최종 공식은 다음과 같습니다.

W = 13.5*P

냉각수 속도는 시스템의 유체 순환 속도를 특성화하는 가열 시스템의 최종 동적 평가입니다.

이 값은 파이프라인의 유형과 직경을 평가하는 데 도움이 됩니다.

V=(0.86*P*μ)/ΔT, 어디

• 피 - 보일러 동력;
• μ - 보일러 효율;
• ΔT - 공급수와 회수수의 온도차.

위의 방법을 사용하여 유압 계산, 미래 난방 시스템의 "기초"가 되는 실제 매개변수를 얻는 것이 가능할 것입니다.

열 계산의 예

열 계산의 예로 거실 4개, 주방, 욕실, "겨울 정원" 및 다용도실이 있는 일반 1층 주택이 있습니다.

기초는 모놀리식 철근 콘크리트 슬래브(20cm)로 만들어졌으며, 외벽은 회반죽을 사용한 콘크리트(25cm), 지붕은 목재 들보로 만들어졌으며, 지붕은 금속 타일과 미네랄울(10cm)로 구성되었습니다.

계산에 필요한 집의 초기 매개변수를 지정해 보겠습니다.

건물 크기:

• 바닥 높이 - 3m;
• 건물 전면 및 후면의 작은 창 1470*1420mm;
• 대형 외관 창 2080*1420mm;
• 입구 문 2000*900 mm;
• 뒷문 (테라스로 나가는 출구) 2000*1400 (700 + 700) mm.

건물의 총 너비는 9.5m입니다.², 길이 16m². 거실(4개 유닛), 욕실, 주방에만 난방이 됩니다.

벽의 열 손실을 정확하게 계산하려면 외벽 면적에서 모든 창문과 문 면적을 빼야합니다. 이는 자체 열 저항을 가진 완전히 다른 유형의 재료입니다.

먼저 균질한 재료의 면적을 계산합니다.

• 바닥 면적 - 152m²;
• 지붕 면적 - 180m² , 다락방의 높이가 1.3m이고 도리의 너비가 4m임을 고려하면;
• 창 면적 - 3*1.47*1.42+2.08*1.42=9.22m²;
• 문 면적 - 2*0.9+2*2*1.4=7.4m².

외벽의 면적은 51*3-9.22-7.4=136.38m가 됩니다.².

각 재료의 열 손실 계산으로 넘어 갑시다.

• 큐_바닥=S*ΔT*k/d=152*20*0.2/1.7=357.65W;
• 큐_지붕=180*40*0.1/0.05=14400W;
• 큐_창문=9.22*40*0.36/0.5=265.54W;
• 큐_문=7.4*40*0.15/0.75=59.2W;

그리고 Q도 그렇고_벽 136.38*40*0.25/0.3=4546과 같습니다. 모든 열 손실의 합은 19628.4W입니다.

결과적으로 보일러 전력을 계산합니다. P_보일러=Q_{사상자 수}*에스_{난방_방}*K/100=19628.4*(10.4+10.4+13.5+27.9+14.1+7.4)*1.25/100=19628.4*83.7*1.25/100=20536.2=21kW.

방 중 하나의 라디에이터 섹션 수를 계산합니다. 다른 모든 경우에도 계산은 유사합니다. 예를 들어, 코너 룸(다이어그램의 왼쪽 하단 모서리)의 면적은 10.4m2입니다.

이는 N=(100*k1*k2*k3*k4*k5*k6*k7)/C=(100*10.4*1.0*1.0*0.9*1.3*1.2*1.0*1.05)/180=8.5176=9를 의미합니다.

이 방에는 열 출력이 180W인 난방 라디에이터 섹션 9개가 필요합니다.

시스템의 냉각수 양을 계산해 보겠습니다. W=13.5*P=13.5*21=283.5 l. 이는 냉각수 속도가 V=(0.86*P*μ)/ΔT=(0.86*21000*0.9)/20=812.7 l임을 의미합니다.

결과적으로 시스템의 전체 냉각수 양의 완전한 회전율은 시간당 2.87회에 해당합니다.

열 계산에 관한 기사를 선택하면 난방 시스템 요소의 정확한 매개변수를 결정하는 데 도움이 됩니다.

1. 개인 주택의 난방 시스템 계산 : 규칙 및 계산 예
2. 건물의 열 공학 계산: 계산 수행을 위한 세부 사항 및 공식 + 실제 예

주제에 대한 결론 및 유용한 비디오

개인 주택의 난방 시스템에 대한 간단한 계산은 다음 검토에 나와 있습니다.

건물의 열 손실을 계산하기 위한 모든 미묘함과 일반적으로 허용되는 방법은 다음과 같습니다.

일반적인 개인 주택의 열 누출을 계산하는 또 다른 옵션:

이 비디오에서는 주택 난방용 에너지 운반체 순환 기능을 설명합니다.

난방 시스템의 열 계산은 본질적으로 개별적이므로 유능하고 신중하게 수행해야 합니다. 계산이 더 정확할수록 시골집 소유자가 운영 중에 초과 지불해야 하는 금액이 줄어듭니다.

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