Cálculo de calentamiento de agua: fórmulas, reglas, ejemplos de implementación.

¡Ahorra y multiplica!

Así es como se puede formular el lema de Pipeline en el desarrollo e implementación de un programa de cálculo hidráulico de nueva generación: un sistema universal moderno confiable de aplicación masiva y costo moderado. ¿Qué es exactamente lo que queremos preservar y qué aumentar?

Es necesario preservar aquellas ventajas del programa que se han incorporado al mismo desde su inicio y se han desarrollado durante la mejora posterior:

• un modelo de cálculo preciso, moderno y probado que sustenta el programa, incluido un análisis detallado de los regímenes de flujo y las resistencias locales;
• alta velocidad de conteo, que permite al usuario calcular instantáneamente varias opciones para el esquema de cálculo;
• las posibilidades de cálculo de diseño incorporadas en el programa (selección de diámetros);
• la posibilidad de cálculo automático de las propiedades termofísicas necesarias de una amplia gama de productos transportados;
• simplicidad de una interfaz de usuario intuitiva;
• suficiente versatilidad del programa, lo que le permite ser utilizado no solo para tecnología, sino también para otros tipos de tuberías;
• costo moderado del programa, que está al alcance de una amplia gama de organizaciones y departamentos de diseño.

Al mismo tiempo, tenemos la intención de aumentar radicalmente las capacidades del programa y la cantidad de usuarios regulares al eliminar las deficiencias y aumentar su funcionalidad en las siguientes áreas principales:

• Software e integración funcional en todos sus aspectos: de un conjunto de programas especializados y mal integrados, se debe pasar a un único programa de estructura modular para cálculos hidráulicos que proporcione cálculo térmico, contabilización de satélites de calefacción y calefacción eléctrica, cálculo de tuberías de sección arbitraria (incluyendo gas conductos), cálculo y selección de bombas, otros equipos, cálculo y selección de dispositivos de control;
• garantizar la integración del software (incluida la transferencia de datos) con otros programas de NTP "Truboprovod", principalmente con los programas "Isolation", "Predvalve", STARS;
• integración con diversos sistemas gráficos CAD, destinados principalmente al diseño de instalaciones tecnológicas, así como de tuberías subterráneas;
• Integración con otros sistemas de cálculo tecnológico (principalmente con sistemas de modelado de procesos tecnológicos HYSYS, PRO/II y similares) utilizando el estándar internacional CAPE OPEN (soporte para protocolos Thermo y Unit).

Mejorar la usabilidad de la interfaz de usuario. En particular:

• provisión de entrada gráfica y edición del esquema de cálculo;

representación gráfica de los resultados de los cálculos (incluido el piezómetro).

Ampliación de las funciones del programa y su aplicabilidad para el cálculo de varios tipos de tuberías. Incluido:

• proporcionar cálculo de tuberías de topología arbitraria (incluidos los sistemas de anillos), lo que permitirá que el programa se utilice para calcular redes de ingeniería externas;

brindando la capacidad de establecer y tener en cuenta al calcular las condiciones ambientales que cambian a lo largo del curso de una tubería extendida (parámetros de suelo y tendido, aislamiento térmico, etc.), lo que hará posible un uso más amplio del programa para calcular principales tuberías;
implementación de los estándares y métodos de la industria recomendados en el programa calculo hidraulico de gasoductos (SP 42-101-2003), redes de calefacción (SNiP 41-02-2003), oleoductos principales (RD 153-39.4-113-01), oleoductos (RD 39-132-94), etc.
cálculo de flujos multifásicos, que es importante para los oleoductos que unen campos de petróleo y gas.
Ampliación de las funciones de diseño del programa, resolviendo sobre su base los problemas de optimización de los parámetros de sistemas de tuberías complejos y la elección óptima de equipos.

Cálculo del sistema de calentamiento de aire: una técnica simple

Diseñar calefacción por aire no es una tarea fácil. Para resolverlo, es necesario averiguar una serie de factores, cuya determinación independiente puede ser difícil. Los especialistas de RSV pueden hacer para usted un proyecto preliminar para calentar el aire de una habitación basado en el equipo GREEERS de forma gratuita.

Un sistema de calentamiento de aire, como cualquier otro, no se puede crear al azar. Para garantizar el estándar médico de temperatura y aire fresco en la habitación, se requiere un conjunto de equipos, cuya elección se basa en un cálculo preciso.Existen varios métodos para calcular el calentamiento del aire, con diversos grados de complejidad y precisión. Un problema común en cálculos de este tipo es la falta de cuenta de la influencia de efectos sutiles, que no siempre son posibles de prever.

Por lo tanto, hacer un cálculo independiente, sin ser un especialista en el campo de la calefacción y la ventilación, está plagado de errores o errores de cálculo. Sin embargo, puede elegir el método más económico en función de la potencia del sistema de calefacción.

Fórmula para determinar la pérdida de calor:

Q=S*T/R

Dónde:

• Q es la cantidad de pérdida de calor (W)
• S - el área de todas las estructuras del edificio (locales)
• T es la diferencia entre las temperaturas interna y externa
• R - resistencia térmica de las estructuras de cerramiento

Ejemplo:

El edificio con un área de 800 m2 (20 × 40 m), una altura de 5 m, tiene 10 ventanas que miden 1,5 × 2 m Encuentra el área de las estructuras:
800 + 800 = 1600 m2 (superficie de suelo y techo)
1,5 × 2 × 10 = 30 m2 (área de ventana)
(20 + 40) × 2 × 5 = 600 m2 (área de la pared). Restamos de aquí el área de las ventanas, obtenemos el área "limpia" de las paredes 570 m2

En las tablas de SNiP encontramos la resistencia térmica de paredes, pisos y pisos de concreto y ventanas. Puedes definirlo tú mismo con la fórmula:

Dónde:

• R - resistencia térmica
• D - espesor del material
• K - coeficiente de conductividad térmica

Para simplificar, tomaremos el mismo grosor de las paredes y el piso con el techo, igual a 20 cm, luego la resistencia térmica será de 0.2 m / 1.3 \u003d 0.15 (m2 * K) / W
Seleccionamos la resistencia térmica de las ventanas de las tablas: R \u003d 0.4 (m2 * K) / W
Tomemos la diferencia de temperatura como 20°С (20°С adentro y 0°С afuera).

Entonces para las paredes obtenemos

• 2150 m2 × 20°С / 0,15 = 286666=286 kW
• Para ventanas: 30 m2 × 20 ° C / 0,4 \u003d 1500 \u003d 1,5 kW.
• Pérdida total de calor: 286 + 1,5 = 297,5 kW.

Esta es la cantidad de pérdida de calor que debe compensarse con la ayuda de un calentador de aire con una potencia de aproximadamente 300 kW.

Es de destacar que cuando se usa aislamiento para pisos y paredes, la pérdida de calor se reduce al menos en un orden de magnitud.

Cálculos generales

Es necesario determinar la capacidad de calefacción total para que la potencia de la caldera de calefacción sea suficiente para la calefacción de alta calidad de todas las habitaciones. Superar el volumen permitido puede provocar un mayor desgaste del calentador, así como un consumo de energía significativo.

La cantidad necesaria de medio de calefacción se calcula según la siguiente fórmula: Volumen total = V caldera + V radiadores + V tuberías + V vaso de expansión

Caldera

El cálculo de la potencia de la unidad de calefacción le permite determinar el indicador de capacidad de la caldera. Para hacer esto, basta con tomar como base la proporción en la que 1 kW de energía térmica es suficiente para calentar eficientemente 10 m2 de espacio habitable. Esta relación es válida en presencia de techos, cuya altura no supera los 3 metros.

Tan pronto como se conozca el indicador de potencia de la caldera, basta con encontrar una unidad adecuada en una tienda especializada. Cada fabricante indica el volumen de equipo en los datos del pasaporte.

Por lo tanto, si se realiza el cálculo de potencia correcto, no habrá problemas para determinar el volumen requerido.

Para determinar el volumen suficiente de agua en las tuberías, es necesario calcular la sección transversal de la tubería según la fórmula - S = π × R2, donde:

• S - sección transversal;
• π es una constante constante igual a 3,14;
• R es el radio interior de las tuberías.

Habiendo calculado el valor del área de la sección transversal de las tuberías, basta con multiplicarlo por la longitud total de toda la tubería en el sistema de calefacción.

Tanque de expansión

Es posible determinar qué capacidad debe tener el tanque de expansión, teniendo datos sobre el coeficiente de expansión térmica del refrigerante. Para el agua, este indicador es 0,034 cuando se calienta a 85 °C.

Al realizar el cálculo, es suficiente usar la fórmula: V-tank \u003d (V syst × K) / D, donde:

• Tanque en V: el volumen requerido del tanque de expansión;
• V-syst: el volumen total de líquido en los elementos restantes del sistema de calefacción;
• K es el coeficiente de expansión;
• D - la eficiencia del tanque de expansión (indicado en la documentación técnica).

Actualmente, existe una amplia variedad de tipos individuales de radiadores para sistemas de calefacción. Además de las diferencias funcionales, todos tienen diferentes alturas.

Para calcular el volumen de fluido de trabajo en los radiadores, primero debe calcular su número. Luego multiplique esta cantidad por el volumen de una sección.

Puede averiguar el volumen de un radiador utilizando los datos de la ficha técnica del producto. En ausencia de dicha información, puede navegar de acuerdo con los parámetros promedio:

• hierro fundido - 1,5 litros por sección;
• bimetálico - 0.2-0.3 l por sección;
• aluminio - 0,4 l por sección.

El siguiente ejemplo le ayudará a comprender cómo calcular correctamente el valor. Digamos que hay 5 radiadores hechos de aluminio. Cada elemento calefactor contiene 6 secciones. Hacemos el cálculo: 5 × 6 × 0.4 \u003d 12 litros.

Como puede ver, el cálculo de la capacidad de calefacción se reduce a calcular el valor total de los cuatro elementos anteriores.

No todos pueden determinar la capacidad requerida del fluido de trabajo en el sistema con precisión matemática.Por lo tanto, al no querer realizar el cálculo, algunos usuarios actúan de la siguiente manera. Para empezar, el sistema se llena en aproximadamente un 90%, luego de lo cual se verifica el rendimiento. Luego purgar el aire acumulado y seguir llenando.

Durante el funcionamiento del sistema de calefacción, se produce una disminución natural del nivel del refrigerante como resultado de los procesos de convección. En este caso, hay una pérdida de potencia y productividad de la caldera. Esto implica la necesidad de un tanque de reserva con un fluido de trabajo, desde donde será posible monitorear la pérdida de refrigerante y, si es necesario, reponerlo.

Estudio de viabilidad del proyecto.

Elección
una u otra solución de diseño -
la tarea suele ser multifactorial. En
En todos los casos, hay un gran número
posibles soluciones al problema
tareas, ya que cualquier sistema de TG y V
caracteriza un conjunto de variables
(un conjunto de equipos del sistema, varios
sus parámetros, secciones de tuberías,
los materiales de los que están hechos
etc.).

A
En este apartado comparamos 2 tipos de radiadores:
rifar
monolito
350 y sira
RS
300.

A
determinar el costo del radiador,
Hagamos su cálculo térmico para el propósito.
Especificación del número de secciones. Cálculo
radiador rifar
Monolito
350 se da en la sección 5.2.

Clasificación de los sistemas de calentamiento de agua.

Dependiendo de la ubicación del lugar de generación de calor, los sistemas de calentamiento de agua se dividen en centralizados y locales. De manera centralizada, el calor se suministra, por ejemplo, a edificios de apartamentos, todo tipo de instituciones, empresas y otros objetos.

En este caso, el calor se genera en CHP (plantas combinadas de calor y electricidad) o salas de calderas, y luego se entrega a los consumidores a través de tuberías.

Los sistemas locales (autónomos) proporcionan calor, por ejemplo, casas privadas. Se produce directamente en las propias instalaciones de suministro de calor. Para este propósito, se utilizan hornos o unidades especiales que funcionan con electricidad, gas natural, materiales combustibles líquidos o sólidos.

Dependiendo de la forma en que se asegure el movimiento de las masas de agua, el calentamiento puede ser con movimiento forzado (bombeo) o natural (gravitacional) del refrigerante. Los sistemas con circulación forzada pueden ser con esquemas de anillos y con esquemas de anillos primario-secundario.

Los diferentes sistemas de calentamiento de agua difieren entre sí en el tipo de cableado y el método de conexión de los dispositivos. Combina su tipo de refrigerante que transfiere calor a los dispositivos de calefacción (+)

De acuerdo con la dirección del movimiento del agua en la red de los tipos de suministro y retorno, el suministro de calor puede ser con el paso y el movimiento sin salida del refrigerante. En el primer caso, el agua se mueve en la tubería principal en una dirección y en el segundo, en diferentes direcciones.

En la dirección del movimiento del refrigerante, los sistemas se dividen en callejón sin salida y contador. En el primero, el flujo de agua calentada se dirige en dirección opuesta a la dirección del agua enfriada. En esquemas de paso, el movimiento del refrigerante calentado y enfriado ocurre en la misma dirección (+)

Las tuberías de calefacción se pueden conectar a dispositivos de calefacción en diferentes esquemas. Si los calentadores están conectados en serie, dicho esquema se denomina circuito de un solo tubo, si está en paralelo, un circuito de dos tubos.

También hay un esquema bifilar, en el que todas las primeras mitades de los dispositivos se conectan primero en serie y luego, para garantizar la salida inversa del agua, sus segundas mitades.

La ubicación de las tuberías que conectan los dispositivos de calefacción le dio el nombre al cableado: distinguen entre sus variedades horizontales y verticales. Según el método de montaje, se distinguen tuberías colectoras, en T y mixtas.

Los esquemas de los sistemas de calefacción con cableado superior e inferior difieren en la ubicación de la línea de suministro. En el primer caso, la tubería de suministro se coloca sobre los dispositivos que reciben el refrigerante calentado, en el segundo caso, la tubería se coloca debajo de las baterías (+)

En aquellos edificios residenciales donde no hay sótanos, pero hay un ático, se utilizan sistemas de calefacción con cableado aéreo. En ellos, la línea de suministro se encuentra sobre los aparatos de calefacción.

Para edificios con sótano técnico y techo plano, se utiliza calefacción con un cableado inferior, en el que las líneas de suministro de agua y drenaje se encuentran debajo de los dispositivos de calefacción.

También hay un cableado con una circulación "volcada" del refrigerante. En este caso, la línea de retorno del suministro de calor se encuentra debajo de los aparatos.

De acuerdo con el método de conexión de la línea de suministro a los dispositivos de calefacción, los sistemas con cableado superior se dividen en esquemas con movimiento bidireccional, unidireccional y volcado del refrigerante.

Ejemplo de cálculo

Los factores de corrección en este caso serán iguales a:

• K1 (ventana de doble acristalamiento de dos cámaras) = ​​1,0;
• K2 (paredes de madera) = 1,25;
• K3 (área de acristalamiento) = 1,1;
• K4 (a -25°C -1,1, ya 30°C) = 1,16;
• K5 (tres paredes exteriores) = 1,22;
• K6 (un ático cálido desde arriba) = 0,91;
• K7 (altura de la habitación) = 1,0.

Como resultado, la carga total de calor será igual a: En el caso de que se utilizara un método de cálculo simplificado basado en el cálculo de la potencia calorífica según la superficie, el resultado sería completamente diferente: Un ejemplo de cálculo de la potencia térmica de un sistema de calefacción en video:

Cálculo de radiadores de calefacción por área.

Cálculo ampliado

Si por 1 m2. El área requiere 100 W de energía térmica, luego una habitación de 20 m2. debe recibir 2.000 vatios. Un radiador típico de ocho secciones emite alrededor de 150 vatios de calor. Dividimos 2000 por 150, obtenemos 13 secciones. Pero este es un cálculo bastante ampliado de la carga térmica.

Cálculo preciso

El cálculo exacto se realiza según la siguiente fórmula: Qt = 100 W/m2. × S(habitaciones) m2 × q1 × q2 × q3 × q4 × q5 × q6× q7, donde:

• q1 - tipo de acristalamiento: ordinario = 1,27; doble = 1,0; triplicado = 0,85;
• q2 - aislamiento de la pared: débil o ausente = 1,27; muro dispuesto en 2 ladrillos = 1,0, moderno, alto = 0,85;
• q3 - la relación entre el área total de las aberturas de las ventanas y el área del piso: 40% = 1.2; 30% = 1,1; 20% - 0,9; 10% = 0,8;
• q4 - temperatura exterior mínima: -35 C = 1,5; -25 C \u003d 1.3; -20 C = 1,1; -15 C \u003d 0.9; -10 C = 0,7;
• q5 - el número de paredes externas en la habitación: las cuatro = 1.4, tres = 1.3, habitación de esquina = 1.2, una = 1.2;
• q6 - tipo de sala de cálculo encima de la sala de cálculo: ático frío = 1,0, ático cálido = 0,9, habitación climatizada residencial = 0,8;
• q7 - altura del techo: 4,5 m = 1,2; 4,0 m = 1,15; 3,5 m = 1,1; 3,0 m = 1,05; 2,5 m = 1,3.

Elementos de calefacción modernos

Es extremadamente raro hoy en día ver una casa en la que la calefacción se realiza exclusivamente por fuentes de aire. Estos incluyen calentadores eléctricos: calentadores de ventilador, radiadores, radiación ultravioleta, pistolas de calor, chimeneas eléctricas, estufas.Es más racional usarlos como elementos auxiliares con un sistema de calefacción principal estable. La razón de su "minoría" es el costo bastante alto de la electricidad.

Los elementos principales del sistema de calefacción.

Al planificar cualquier tipo de sistema de calefacción, es importante saber que existen recomendaciones generalmente aceptadas con respecto a la densidad de potencia de la caldera de calefacción utilizada. En particular, para las regiones del norte del país es de aproximadamente 1,5 - 2,0 kW, en el centro - 1,2 - 1,5 kW, en el sur - 0,7 - 0,9 kW

En este caso, antes de calcular el sistema de calefacción, para calcular la potencia óptima de la caldera, utilice la fórmula:

Gato W. = P*O / 10.

El cálculo del sistema de calefacción de los edificios, es decir, la potencia de la caldera, es un paso importante en la planificación de la creación de un sistema de calefacción.

Es importante prestar especial atención a los siguientes parámetros:

• el área total de todas las habitaciones que se conectarán al sistema de calefacción - S;
• potencia específica recomendada de la caldera (parámetro según la región).

Suponga que es necesario calcular la capacidad del sistema de calefacción y la potencia de la caldera para una casa en la que el área total del local que necesita calentarse es S = 100 m2. Al mismo tiempo, tomamos la potencia específica recomendada para las regiones centrales del país y sustituimos los datos en la fórmula. Obtenemos:

Gato W. \u003d 100 * 1.2 / 10 \u003d 12 kW.

Cálculo de la potencia de la caldera de calefacción.

La caldera como parte del sistema de calefacción está diseñada para compensar la pérdida de calor del edificio. Y también, en el caso de un sistema de doble circuito o cuando la caldera esté equipada con una caldera de calentamiento indirecto, para calentar agua por necesidades higiénicas.

Una caldera de circuito único solo calienta el refrigerante para el sistema de calefacción.

Para determinar la potencia de la caldera de calefacción, es necesario calcular el costo de la energía térmica de la casa a través de las paredes de la fachada y para calentar la atmósfera de aire reemplazable del interior.

Se requieren datos sobre las pérdidas de calor en kilovatios-hora por día; en el caso de una casa convencional calculada como ejemplo, estos son:

271.512 + 45.76 = 317.272kWh,

Donde: 271.512 - pérdida diaria de calor por paredes externas; 45.76 - pérdida de calor diaria para calefacción de aire de suministro.

En consecuencia, la potencia calorífica requerida de la caldera será:

317.272: 24 (horas) = ​​13,22 kW

Sin embargo, dicha caldera estará constantemente bajo una carga alta, lo que reducirá su vida útil. Y en días especialmente helados, la capacidad de diseño de la caldera no será suficiente, porque con una gran diferencia de temperatura entre la habitación y la atmósfera exterior, la pérdida de calor del edificio aumentará considerablemente.

Por lo tanto, no vale la pena elegir una caldera de acuerdo con el cálculo promedio del costo de la energía térmica; es posible que no pueda hacer frente a las heladas severas.

Sería racional aumentar la potencia requerida del equipo de caldera en un 20%:

13,22 0,2 ​​+ 13,22 = 15,86 kilovatios

Para calcular la potencia requerida del segundo circuito de la caldera, que calienta el agua para lavar los platos, bañarse, etc., es necesario dividir el consumo de calor mensual de las pérdidas de calor del "alcantarillado" por la cantidad de días en un mes y por 24 horas:

493,82: 30: 24 = 0,68 kilovatios

Según los resultados de los cálculos, la potencia óptima de la caldera para una casa de campo de ejemplo es de 15,86 kW para el circuito de calefacción y de 0,68 kW para el circuito de calefacción.

Datos iniciales para el cálculo

Inicialmente, un curso de trabajo de diseño e instalación correctamente planificado lo salvará de sorpresas y problemas desagradables en el futuro.

Al calcular un piso cálido, es necesario partir de los siguientes datos:

• material de pared y características de su diseño;
• el tamaño de la habitación en términos de;
• tipo de acabado;
• diseños de puertas, ventanas y su colocación;
• disposición de los elementos estructurales en el plano.

Para realizar un diseño competente, es necesario tener en cuenta el régimen de temperatura establecido y la posibilidad de su ajuste.

Para un cálculo aproximado, se supone que 1 m2 del sistema de calefacción debe compensar pérdidas de calor de 1 kW. Si el circuito de calentamiento de agua se usa como una adición al sistema principal, entonces debe cubrir solo una parte de la pérdida de calor.

Hay recomendaciones sobre la temperatura cerca del suelo, lo que garantiza una estancia confortable en las habitaciones para diversos fines:

• 29°C - zona residencial;
• 33 ° C - baño, habitaciones con piscina y otras con alto índice de humedad;
• 35°С - zonas frías (en las puertas de entrada, paredes exteriores, etc.).

Superar estos valores conlleva un sobrecalentamiento tanto del propio sistema como del revestimiento de acabado, seguido del inevitable daño del material.

Después de cálculos preliminares, puede elegir la temperatura óptima del refrigerante de acuerdo con sus sentimientos personales, determinar la carga en el circuito de calefacción y comprar un equipo de bombeo que se las arregle perfectamente para estimular el movimiento del refrigerante. Se selecciona con un margen del 20% para el caudal de refrigerante.

Se necesita mucho tiempo para calentar la regla con una capacidad de más de 7 cm, por lo tanto, al instalar sistemas de agua, intentan no exceder el límite especificado. El revestimiento más adecuado para los suelos de agua es la cerámica para suelos; debajo del parquet, debido a su bajísima conductividad térmica, no se colocan suelos cálidos

En la etapa de diseño, se debe decidir si la calefacción por suelo radiante será el principal proveedor de calor o se usará solo como una adición a la rama de calefacción por radiadores. La parte de las pérdidas de energía térmica que tiene que compensar depende de esto. Puede variar del 30% al 60% con variaciones.

El tiempo de calentamiento del suelo de agua depende del espesor de los elementos incluidos en la solera. El agua como refrigerante es muy eficaz, pero el sistema en sí es difícil de instalar.