Výpočet topných trubek a systému jako celku spočívá ve stanovení tepelného výkonu, výběru průměrů všech potrubních prvků (hydraulický výpočet), stanovení rozměrů topných zařízení (tepelný výpočet) a výběru zařízení.
Při návrhu topného systému je nejprve nutné vypracovat schéma na základě plánu domu. Diagram ukazuje:
- Umístění kotlů (nebo jiných zdrojů tepla).
- oběhová čerpadla.
- Místa průchodu tepelných trubic.
- Místa instalace topných objektů.
Na základě schématu a po výpočtu tepelného výkonu systému je možné podrobněji vypočítat průměr topných trubek.
Obsah
- Výpočet tepelného výkonu otopné soustavy
- Tepelný výpočet domu
- Tepelnětechnický výpočet zohledňující tepelné ztráty domu
- Výpočet průměru topných trubek
- Příklad výpočtu průměru topných trubek podle zadaných parametrů
- Tabulka průměrů potrubí pro vytápění domácností
Výpočet tepelného výkonu otopné soustavy
Tepelný výkon topného systému je množství tepla, které je potřeba v domě vytvořit pro pohodlný život v chladném období.
Tepelný výpočet domu
Mezi celkovou topnou plochou a výkonem kotle existuje vztah. Výkon kotle přitom musí být větší nebo roven výkonu všech topných zařízení (radiátorů). Standardní tepelnětechnický výpočet pro obytné prostory je následující: 100 W výkonu na 1 m² vytápěné plochy plus 15 – 20 % marže.
Vezměme si jako příklad dům o velikosti 120 m². V tomto případě by měl být výkon kotle: 100 W × 120 + 15 % = 13800 W = 13,8 kW. Pokud bude kotel (dvouokruhový) sloužit i pro zásobování teplou vodou, pak je třeba jeho požadovaný výkon zvýšit úměrně k předpokládané spotřebě ohřáté vody.
Výpočet počtu a výkonu topných zařízení (radiátorů) je nutné provést individuálně pro každou místnost. Každý radiátor má určitý tepelný výkon. U článkových radiátorů je celkový výkon součtem výkonu všech použitých sekcí.
V jednoduchých topných systémech jsou výše uvedené metody pro výpočet výkonu dostačující. Výjimkou jsou budovy s nestandardní architekturou, velkými prosklenými plochami, vysokými stropy a dalšími zdroji dodatečných tepelných ztrát. V tomto případě bude vyžadována podrobnější analýza a výpočet pomocí multiplikačních faktorů.
Tepelnětechnický výpočet zohledňující tepelné ztráty domu
Výpočet tepelných ztrát doma musí být proveden pro každou místnost zvlášť, s přihlédnutím k oknům, dveřím a venkovním stěnám.
Podrobněji jsou pro údaje o tepelných ztrátách použity následující údaje:
- Tloušťka a materiál stěn, nátěry.
- Střešní konstrukce a materiál.
- Typ a materiál základů.
- Typ zasklení.
- Typ podlahového potěru.
Je důležité vzít v úvahu přítomnost tepelně izolační vrstvy v obvodových konstrukcích, její složení a tloušťku.
Pro určení minimálního požadovaného výkonu topného systému s ohledem na tepelné ztráty můžete použít následující vzorec:
Qt (kWh) = V × ΔT × K ⁄ 860, kde:
Qt – tepelné zatížení místnosti.
V – objem vytápěné místnosti (šířka × délka × výška), m³.
∆T je rozdíl mezi venkovní teplotou vzduchu a požadovanou vnitřní teplotou, °C.
K je součinitel tepelné ztráty budovy.
860 – přepočet koeficientu v kWh.
Součinitel tepelné ztráty budovy K závisí na typu konstrukce a izolaci místnosti:
| K | Typ konstrukce |
| 3 – 4 | Dům bez tepelné izolace je zjednodušená konstrukce nebo konstrukce z vlnitého plechu. |
| 2 – 2,9 | Dům s nízkou tepelnou izolací – zjednodušená stavební konstrukce, jednoduché zdivo, zjednodušená konstrukce oken a střechy. |
| 1 – 1,9 | Střední izolace – standardní konstrukce, dvojité zdivo, málo oken, standardní střecha. |
| 0,6 – 0,9 | Vysoká tepelná izolace – vylepšená konstrukce, zateplené cihlové stěny, málo oken, zateplená podlaha, kvalitní tepelně izolovaná střešní krytina. |
Rozdíl mezi teplotou venkovního vzduchu a požadovanou vnitřní teplotou ΔT určeno na základě konkrétních povětrnostních podmínek a požadované úrovně pohodlí v domě. Pokud je například venkovní teplota -20 °C a uvnitř je plánováno +20 °C, pak ΔT = 40 °C.
Výpočet průměru topných trubek
Po rozhodnutí o počtu radiátorů a jejich tepelném výkonu můžete přistoupit k výběru velikosti přívodního potrubí.
Než přistoupíte k výpočtu průměru trubek, stojí za to dotknout se tématu výběru správného materiálu. Ve vysokotlakých systémech bude muset být opuštěno použití plastových trubek. U topných systémů s maximální teplotou nad 90 °C je preferována ocelová nebo měděná trubka. Pro systémy s teplotou chladicí kapaliny nižší než 80 ° C si můžete vybrat kov-plastovou nebo polymerovou trubku.
Topné systémy soukromých domů se vyznačují nízkým tlakem (0,15 – 0,3 MPa) a teplotou chladicí kapaliny ne vyšší než 90 ° C. V tomto případě je opodstatněné použití levných a spolehlivých polymerních trubek (ve srovnání s kovovými trubkami).
Aby se potřebné množství tepla dostalo do radiátoru bez prodlení, měly by být průměry přívodních trubek radiátoru voleny tak, aby odpovídaly průtoku vody požadovanému každou jednotlivou zónou.
Výpočet průměru topných trubek se provádí podle následujícího vzorce:
D = √(354 × (0,86 × Q ⁄ ∆t°) ⁄ V), kde:
D — průměr potrubí, mm.
Q – zatížení na daném úseku potrubí, kW.
∆t° – rozdíl mezi teplotou přívodu a zpátečky, °C.
V — rychlost chladicí kapaliny, m⁄s.
Teplotní rozdíl (∆t°) desetidílný topný radiátor mezi přívodem a zpátečkou se v závislosti na průtoku obvykle pohybuje mezi 10 – 20 °C.
Minimální hodnota rychlosti chladicí kapaliny (V) doporučuje se uvažovat 0,2 – 0,25 m⁄s. Při nižších otáčkách začíná proces uvolňování přebytečného vzduchu obsaženého v chladicí kapalině. Horní práh rychlosti chladicí kapaliny je 0,6 – 1,5 m⁄s. Takové rychlosti pomáhají zabránit výskytu hydraulického hluku v potrubí. Za optimální hodnotu rychlosti chladicí kapaliny se považuje rozmezí 0,3 – 0,7 m⁄s.
Pro podrobnější rozbor rychlosti tekutiny je nutné vzít v úvahu materiál trubek a koeficient drsnosti vnitřního povrchu. Takže pro potrubí vyrobená z oceli je optimální průtok 0,25 – 0,5 m⁄s, pro polymerové a měděné trubky – 0,25 – 0,7 m⁄s.
Příklad výpočtu průměru topných trubek podle zadaných parametrů
Zdrojová data:
- Místnost 20 m² s výškou stropu 2,8 m.
- Dům je zděný, nezateplený. Součinitel tepelné ztráty konstrukce budeme brát jako 1,5.
- Pokoj má jedno PVC okno s dvojitým zasklením.
- -18 °C venku, +20 °C uvnitř. Rozdíl je 38 °C.
řešení:
Nejprve určíme minimální požadovaný tepelný výkon podle dříve uvažovaného vzorce Qt (kWh) = V × ΔT × K ⁄ 860.
Dostaňte se Qt u20d (2,8 m² × 38 m) × 1,5 ° С × 860 ⁄ 3,71 u3710d XNUMX kWh uXNUMXd XNUMX Wh.
Nyní můžeme přejít ke vzorci D = √(354 × (0,86 × Q ⁄Δt°) ⁄ V). Δt° – rozdíl mezi teplotou přívodu a zpátečky, budeme odebírat 20 ° С. V je rychlost chladicí kapaliny, bereme 0,5 m⁄s.
Dostaňte se D u354d √ (0,86 × (3,71 × 20 kW ⁄ 0,5 °C) ⁄ 10,6 m⁄ s) u12d XNUMX mm. V tomto případě se doporučuje zvolit trubku s vnitřním průměrem XNUMX mm.
Tabulka průměrů potrubí pro vytápění domácností
Tabulka pro výpočet průměru potrubí pro dvoutrubkový topný systém s konstrukčními parametry (Δt ° u20d 971 ° С, hustota vody 4,2 kg ⁄ m³, měrná tepelná kapacita vody XNUMX kJ ⁄ (kg × ° С)):
Jak vybrat průměr topné trubky
Tento článek vám řekne, jak vybrat průměr potrubí pro kovoplastové a polypropylenové potrubí pro soukromý dům o rozloze až 300 mXNUMX. Můžete si ale vybrat i průměry jiných trubek s přihlédnutím k vnitřnímu průměru druhého potrubí.
Jak vybrat správný průměr potrubí je ukázáno v příkladech níže.
Jaký průměr potrubí zvolit závisí také na kritériích topného systému, to je také napsáno níže (viz část Kritéria pro výběr průměrů).
Vše je velmi jednoduché a nemusíte dělat ani hydraulický výpočet, o kterém se píše zde: Hydraulický výpočet topného systému
Pro zjištění průměru můžete použít vzorec nebo můžete zkrátit dobu výpočtu a vybrat průměr z níže uvedené tabulky.
Vzorec pro zjištění průměrů potrubí
Rychlosti chladicí kapaliny jsou zvoleny pro tlakovou ztrátu 150 Pa/m, níže je vysvětlení, proč je zvolena tato rychlost.
Ve větvi kotle můžete zvýšit rychlost chladicí kapaliny na úroveň ekonomického opodstatnění (např. až 1 m/sec.). Protože na větvi kotle mohou být vyšší náklady na armatury a překročení tlakových ztrát, neovlivní to rovnoměrné rozložení nákladů mezi větvené větve.
Výběr průměru potrubí podle tabulky
Pokud znáte pouze výkon topných zařízení (radiátorů) nebo tepelné ztráty místnosti, můžete si vybrat průměr potrubí z níže uvedené tabulky:
Průměry pro polypropylenové trubky
Průměry pro kovoplastové trubky
Diagram pro příklad výběru průměru
Popis příkladu výběru průměru
Každý radiátor je připojen potrubím MP16 mm, protože výkon radiátoru nepřesahuje 3200 W, uvedený v tabulce pro výběr průměrů. (viz tabulka výše). Pokud radiátor překročí výkon 3200 W, pak zvolte MP20 mm. Pokud je výkon radiátoru 4000 W, pak zvolte MP20 mm.
Průměr potrubí B-B, označeno červeným písmem. Úsek potrubí mezi radiátory 2 a 3.
Sekce B-B přivádí chladicí kapalinu 3 a 4 do chladiče. Celkový výkon těchto radiátorů je 2000W + 2000W = 4000W.
Pro potrubní díl B-B se volí MP20 mm, protože výkon 4000W potrubí je více než 3200 W a méně než 6700 W. (viz tabulka výše).
Průměr potrubí A-B
Výkon sekce A-B = součet výkonů 2, 3 a 4 radiátorů = 2000 + 2000 + 2000 = 6000 W.
Pro trubkový úsek A-B se volí MP20 mm, protože výkon trubkového úseku 6000 W je více než 3200 W a méně než 6700 W. (viz tabulka výše).
Průměr potrubí A-G
Celkový výkon 1, 2, 3 a 4 radiátorů = 3000 + 2000 + 2000 + 2000 = 9000 W.
Pro potrubní úsek A-G je zvolen MP26 mm, protože výkon 9000 W potrubního úseku je více než 6700 W a méně než 12400 W. (viz tabulka výše).
Průměr potrubí D-E
Celkový výkon 6 a 7 radiátorů = 1500 + 1500 = 3000 W.
Pro trubkový průřez D-E se volí MP16 mm, protože výkon trubkového průřezu 3000 W nepřesahuje 3200 W.
Průměr trubky G-D
Celkový výkon 5, 6 a 7 radiátorů = 3000 + 1500 + 1500 = 6000 W.
Pro trubkový úsek G-D je zvolen MP20 mm, protože výkon 6000 W trubkového úseku je více než 3200 W a méně než 6700 W.
Průměry potrubí pro vedení kotle
Výpočet průměrů se volí na základě průtoku chladiva, protože ekonomické výpočty ukazují, že v kotlovém potrubí je instalováno mnoho armatur, které jsou dražší než armatury menšího průměru. Také v kotlovém okruhu můžeme přidat hydraulický odpor, a to neovlivní průtoky mezi radiátory, protože to je jedna hlavní řada, ve které není třeba provádět vyrovnávání průtoku.
Výkon všech radiátorů = 3000 + 2000 + 2000+ 2000 + 3000 + 1500 + 1500 = 15000 W.
Výkon kotlového okruhu se volí rychlostí 0 m/sec.
Vybíráme MP26 mm, protože výkon potrubí 15000 W je více než 11700 W a méně než 18500 W. (viz tabulka výše pro kotlový okruh).
Pokud je problematické použít velký průměr, můžete se omezit na rychlost 1 m/sec. Například použijete kovovou plastovou trubku o průměru 40 mm. ne, pak můžete zvolit průměr při rychlosti 1 m/s. Nechybí ani kování o průměru 40 mm. může výrazně překročit ceny, které se brzy nevyplatí. Pro kompenzaci těchto ztrát bude levnější koupit výkonnější čerpadlo. Stává se také, že je výhodnější utratit více elektřiny než kupovat drahé armatury, které se budou splácet více než 20 let.
Kritéria výběru průměru
Pro jaký topný systém jsou tyto průměry vhodné:
Dům do 300 m10. 10 x 40 metrů. Obvod domu je XNUMX metrů.
Výkon topného systému do 30 kW.
Dvoutrubkový slepý topný systém pouze pro radiátory. Žádné podlahy s teplou vodou.
Teplotní rozdíl radiátorů je 15-20 stupňů.
Radiátory mají termostatické (0 Kvs) a vyvažovací (5 Kvs) ventily. Viz Kvs v pasech.
Délka potrubí od kotle k poslednímu radiátoru nepřesahuje 30 m.
Oběhové čerpadlo wilo star 25/4 s elektrokotlem s nízkým hydraulickým odporem.
S plynovým nástěnným kotlem s vlastním čerpadlem do 30 kW.
Vysvětlení autora, který vytvořil tabulku pro výběr průměru
Prohlížení různých okruhů radiátorových topných systémů pro dům 200-300 m30. až XNUMX kW. Uvědomil jsem si, že neexistuje univerzální přístup k výběru průměrů.
Pokud se podíváte na dobře fungující okruhy topných systémů a pokusíte se najít vlastnosti v průměrech, pak nic zvlášť podobného není a nemůže být.
Podíváme se na rychlosti, ty se pohybují od 0 do 2 m/sec.
Díváme se na ztráty na metr potrubí, pohybují se také od 20 do 250 Pa/m.
Jak vidíte, není se čeho chytit. Rozsahy rychlosti a ztráty hlavy jsou příliš velké.
Na okruhu kotle od 0 – 7 m/sec. Na dalším rozvodu od kotle (odpaliště, rozdělovač) cca 1-0 m/sec. To odpovídá 0 Pa/m. Samozřejmě je povoleno nucené snížení rychlosti pohybu chladicí kapaliny na 4 m/sec.
Radiátorová větev musí mít vyvažovací ventily do 1 Kvs
Víte, že čerpadlo 25/4 může nabíjet radiátorový topný systém o výkonu 30 kW.
Pokud si koupíte čerpadlo 25/6, pak za 10 let utratíte za elektřinu přibližně 8 tisíc rublů. Úspory za trubky malého průměru se mohou lišit. Velký průměr se může splatit za 20 let.Pokud máte dům 250 m2. Pokud jste nainstalovali 25 čerpadla 6/25, pak je jasné, že máte něco špatně s průměry. Protože můžete vytápět dům o velikosti 4 m250 čerpadlem XNUMX/XNUMX. m. pokud se to týká pouze radiátorového topného systému.
Tam, kde začínají odbočky, je nutné provést tlakovou ztrátu v potrubí 150 Pa/m. V kotlovém vedení lze zanedbat tlakové ztráty ve prospěch zmenšení průměrů, které neovlivní rovnoměrné rozdělení průtoků mezi radiátory. Také zmenšení průměrů vede k výraznému snížení ceny armatur na kotlové lince.
V některých krátkých větvích může být povolena tlaková ztráta 250 Pa/m. ale v tomto případě musíte provést přesný hydraulický výpočet pomocí programu simulátoru topného systému
Pokud počítáte 250 Pa/m. to může mít za následek méně rovnoměrné rozdělení nákladů mezi radiátory. V některých případech nemusí být možné seřídit systém pomocí vyvažovacích ventilů. Možné jsou i velké ztráty, které povedou k výběru výkonnějšího čerpadla.
Tlaková ztráta 150 Pa/m. předvídat průměry, které umožňují rovnoměrnější rozdělení nákladů mezi radiátory. Samozřejmě při takové volbě průměrů je nutné na otopná tělesa instalovat vyvažovací ventily za účelem úpravy průtoků mezi otopnými tělesy. Je možné volit průměry tak, aby se nemusely nastavovat vyvažovací ventily, ale v tomto případě se průměry ukážou jako velmi velké a topný systém je drahý. Program simulátoru topného systému vám pomůže vybrat průměry pro snížení nastavení vyvážení
250 Pa/m. umožňuje ušetřit na materiálech. Ale abyste ušetřili peníze, musíte provést přesnější výpočty, a to znamená čas nebo peníze, které zaplatíte projektantovi. Ukazuje se, že si můžete vybrat velký průměr, čímž ušetříte čas nebo peníze na hydraulické výpočty.
Pokud již máte nainstalovaný topný systém a nefunguje dobře, můžete otestovat okruh topného systému v programu. Jednoduše řečeno, proveďte audit topného systému v programu simulátor topného systému
Někteří instalatéři nebo specialisté říkají, že nízké průtoky chladicí kapaliny v potrubí by neměly být povoleny, protože topný systém se může dostat do vzduchu. Částečně mají pravdu. Ale pokud jde o rychlost pohybu, někteří instalatéři se pletou, pokud říkají, že rychlost by měla být alespoň 0 m/sec. Našel jsem referenční knihy, které uvádějí rychlost 5 m/s. Za účelem odstranění vzduchu podél toku chladicí kapaliny. Vezměme si například podlahu s teplou vodou, udávají minimální rychlost 0 m/sec. Ve vodorovném řezu teplovodní podlahy nedochází k větrání takovou rychlostí. Podle mých zkušeností byl vzduch ve vzduchových smyčkách obecně odstraňován spontánně, pokud ho nebylo tolik, aby došlo k cirkulaci. Jsou případy, jen při prvním spuštění nelze spustit některé větve kvůli vzduchovým smyčkám (kde potrubí stoupá nahoru a pak klesá dolů). V topném systému nelze vytvářet vzduchové smyčky. Pokud máte vzduchové smyčky, pak si budete muset koupit výkonnější čerpadlo, které vytvoří tlak na vytlačení vzduchu z takových vzduchových smyček. Mám na mysli smyčky o výšce 2mm do 0m.
Je tu ještě jedna vlastnost: každé zvětšení průměru vede ke zdvojnásobení výkonu. Můžete se podívat na tabulku a vidět to. V tomto případě se plocha průřezu vnitřního průměru nezdvojnásobuje.
Upozorňuji, že může dojít k chybám při výpočtu průměru z tabulek
Tabulka pro výběr průměrů má určitou chybu ve výběru průměrů. Ale úkolem bylo dát lidem algoritmus pro výběr průměrů bez přesných hydraulických výpočtů. A přesné hydraulické výpočty lze provádět v programu simulátoru.
Tento článek napsal specialista v oboru výpočtů systémů vytápění a zásobování vodou s více než 10 letou praxí. Vyvinuto a navrženo více než 100 schémat topných systémů. Specialista má také vlastní software pro výpočty vytápění: Přečtěte si více o programu
Reklama platebních služeb
Služby výpočtu průměrů pro váš otopný systém si můžete vyžádat zde: Odeslat poptávku na kalkulaci
Zanechte svůj e-mail a my vám na něj zašleme nové zajímavé články a videa o výpočtech zásobování vodou a vytápění
