Cálculo de aquecimento de água: fórmulas, regras, exemplos de implementação

Economize e multiplique!

É assim que o lema Pipeline pode ser formulado no desenvolvimento e implementação de um programa de cálculo hidráulico de nova geração - um sistema universal moderno confiável de aplicação em massa e custo moderado. O que exatamente queremos preservar e o que aumentar?

É necessário preservar aquelas vantagens do programa que foram incorporadas a ele desde o seu início e desenvolvidas durante o aprimoramento posterior:

• um modelo de cálculo preciso, moderno e comprovado subjacente ao programa, incluindo uma análise detalhada dos regimes de fluxo e resistências locais;
• alta velocidade de contagem, permitindo ao usuário calcular instantaneamente várias opções para o esquema de cálculo;
• as possibilidades de cálculo de projeto incorporadas no programa (seleção de diâmetros);
• a possibilidade de cálculo automático das propriedades termofísicas necessárias de uma ampla gama de produtos transportados;
• simplicidade de uma interface de usuário intuitiva;
• versatilidade suficiente do programa, permitindo que ele seja usado não apenas para dutos tecnológicos, mas também para outros tipos de dutos;
• custo moderado do programa, que está ao alcance de uma ampla gama de organizações e departamentos de design.

Ao mesmo tempo, pretendemos aumentar radicalmente as capacidades do programa e o número de usuários regulares, eliminando deficiências e aumentando sua funcionalidade nas seguintes áreas principais:

• Integração de software e funcional em todos os seus aspectos: de um conjunto de programas especializados e pouco integrados, deve-se passar para um único programa de estrutura modular para cálculos hidráulicos que fornece cálculo térmico, contabilização de satélites de aquecimento e aquecimento elétrico, cálculo de tubos de seção arbitrária (incluindo gás dutos), cálculo e seleção de bombas, outros equipamentos, cálculo e seleção de dispositivos de controle;
• garantir a integração do software (incluindo transferência de dados) com outros programas do NTP "Truboprovod", principalmente com os programas "Isolation", "Predvalve", STARS;
• integração com diversos sistemas gráficos CAD, destinados principalmente ao projeto de instalações tecnológicas, bem como tubulações subterrâneas;
• integração com outros sistemas de cálculo tecnológico (principalmente com sistemas de modelagem de processos tecnológicos HYSYS, PRO/II e similares) utilizando o padrão internacional CAPE OPEN (suporte aos protocolos Thermo e Unit) .

Melhorar a usabilidade da interface do usuário. Em particular:

• fornecimento de entrada gráfica e edição do esquema de cálculo;

representação gráfica dos resultados dos cálculos (incluindo piezômetro).

Expansão das funções do programa e sua aplicabilidade para o cálculo de vários tipos de tubulações. Incluindo:

• fornecer cálculo de dutos de topologia arbitrária (incluindo sistemas em anel), o que permitirá que o programa seja usado para calcular redes externas de engenharia;

fornecendo a capacidade de definir e levar em consideração no cálculo das condições ambientais que se alteram ao longo de uma tubulação estendida (parâmetros do solo e de assentamento, isolamento térmico, etc.), o que permitirá usar o programa mais amplamente para calcular os principais tubulações;
implementação dos padrões e métodos recomendados da indústria no programa cálculo hidráulico de gasodutos (SP 42-101-2003), redes de aquecimento (SNiP 41-02-2003), oleodutos principais (RD 153-39.4-113-01), oleodutos de campos petrolíferos (RD 39-132-94), etc.
cálculo de fluxos multifásicos, o que é importante para dutos que ligam campos de petróleo e gás.
Expansão das funções de projeto do programa, resolvendo com base os problemas de otimização dos parâmetros de sistemas complexos de tubulações e a escolha ideal de equipamentos.

Cálculo do sistema de aquecimento de ar - uma técnica simples

Projetar o aquecimento do ar não é uma tarefa fácil. Para resolvê-lo, é necessário descobrir vários fatores, cuja determinação independente pode ser difícil. Os especialistas da RSV podem fazer para você um projeto preliminar para aquecimento de ar de uma sala com base em equipamentos GREEERS gratuitamente.

Um sistema de aquecimento de ar, como qualquer outro, não pode ser criado aleatoriamente. Para garantir o padrão médico de temperatura e ar fresco na sala, é necessário um conjunto de equipamentos, cuja escolha é baseada em um cálculo preciso.Existem vários métodos para calcular o aquecimento do ar, de vários graus de complexidade e precisão. Um problema comum em cálculos desse tipo é a falta de consideração da influência de efeitos sutis, nem sempre possíveis de prever.

Portanto, fazer um cálculo independente, não sendo especialista na área de aquecimento e ventilação, está repleto de erros ou erros de cálculo. No entanto, você pode escolher o método mais acessível com base na escolha da potência do sistema de aquecimento.

Fórmula para determinar a perda de calor:

Q=S*T/R

Onde:

• Q é a quantidade de perda de calor (W)
• S - a área de todas as estruturas do edifício (instalações)
• T é a diferença entre as temperaturas interna e externa
• R - resistência térmica das estruturas envolventes

Exemplo:

O edifício com área de 800 m2 (20 × 40 m), altura de 5 m, possui 10 janelas medindo 1,5 × 2 m. Encontre a área das estruturas:
800 + 800 = 1600 m2 (área de piso e teto)
1,5 × 2 × 10 = 30 m2 (área da janela)
(20 + 40) × 2 × 5 = 600 m2 (área da parede). Subtraímos daqui a área das janelas, obtemos a área "limpa" das paredes 570 m2

Nas tabelas do SNiP encontramos a resistência térmica de paredes de concreto, pisos e pisos e janelas. Você mesmo pode definir pela fórmula:

Onde:

• R - resistência térmica
• D - espessura do material
• K - coeficiente de condutividade térmica

Por simplicidade, tomaremos a mesma espessura das paredes e do piso com o teto, igual a 20 cm. Então a resistência térmica será de 0,2 m / 1,3 \u003d 0,15 (m2 * K) / W
Selecionamos a resistência térmica das janelas nas tabelas: R \u003d 0,4 (m2 * K) / W
Vamos tomar a diferença de temperatura como 20°С (20°С dentro e 0°С fora).

Então para as paredes temos

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

Esta é a quantidade de perda de calor que deve ser compensada com a ajuda do aquecimento do ar com uma potência de cerca de 300 kW

Vale ressaltar que ao usar isolamento de piso e parede, a perda de calor é reduzida em pelo menos uma ordem de grandeza.

Cálculos gerais

É necessário determinar a capacidade total de aquecimento para que a potência da caldeira de aquecimento seja suficiente para o aquecimento de alta qualidade de todas as salas. Exceder o volume permitido pode levar a um maior desgaste do aquecedor, bem como a um consumo de energia significativo.

A quantidade necessária de meio de aquecimento é calculada de acordo com a seguinte fórmula: Volume total = V caldeira + V radiadores + V tubos + V tanque de expansão

Caldeira

O cálculo da potência da unidade de aquecimento permite determinar o indicador de capacidade da caldeira. Para fazer isso, basta tomar como base a proporção em que 1 kW de energia térmica é suficiente para aquecer efetivamente 10 m2 de espaço vital. Esta relação é válida na presença de tetos, cuja altura não é superior a 3 metros.

Assim que o indicador de potência da caldeira for conhecido, basta encontrar uma unidade adequada em uma loja especializada. Cada fabricante indica o volume de equipamentos nos dados do passaporte.

Portanto, se o cálculo de potência correto for realizado, não haverá problemas para determinar o volume necessário.

Para determinar o volume suficiente de água nas tubulações, é necessário calcular a seção transversal da tubulação de acordo com a fórmula - S = π × R2, onde:

• S - seção transversal;
• π é uma constante constante igual a 3,14;
• R é o raio interno dos tubos.

Tendo calculado o valor da área da seção transversal dos tubos, basta multiplicá-lo pelo comprimento total de toda a tubulação no sistema de aquecimento.

Tanque de expansão

É possível determinar qual a capacidade que o tanque de expansão deve ter, tendo dados sobre o coeficiente de expansão térmica do refrigerante. Para água, este indicador é 0,034 quando aquecido a 85°C.

Ao realizar o cálculo, basta usar a fórmula: V-tank \u003d (V syst × K) / D, onde:

• V-tank - o volume necessário do tanque de expansão;
• V-syst - o volume total de líquido nos elementos restantes do sistema de aquecimento;
• K é o coeficiente de expansão;
• D - a eficiência do tanque de expansão (indicado na documentação técnica).

Atualmente, existe uma grande variedade de tipos individuais de radiadores para sistemas de aquecimento. Além das diferenças funcionais, todos eles têm alturas diferentes.

Para calcular o volume de fluido de trabalho em radiadores, você deve primeiro calcular seu número. Em seguida, multiplique esse valor pelo volume de uma seção.

Você pode descobrir o volume de um radiador usando os dados da ficha técnica do produto. Na ausência de tais informações, você pode navegar de acordo com os parâmetros médios:

• ferro fundido - 1,5 litros por seção;
• bimetálico - 0,2-0,3 l por seção;
• alumínio - 0,4 l por seção.

O exemplo a seguir ajudará você a entender como calcular corretamente o valor. Digamos que existam 5 radiadores feitos de alumínio. Cada elemento de aquecimento contém 6 seções. Fazemos o cálculo: 5 × 6 × 0,4 \u003d 12 litros.

Como você pode ver, o cálculo da capacidade de aquecimento se resume ao cálculo do valor total dos quatro elementos acima.

Nem todos podem determinar a capacidade necessária do fluido de trabalho no sistema com precisão matemática.Portanto, não querendo realizar o cálculo, alguns usuários agem da seguinte forma. Para começar, o sistema é preenchido em cerca de 90%, após o que o desempenho é verificado. Em seguida, sangre o ar acumulado e continue enchendo.

Durante a operação do sistema de aquecimento, ocorre uma diminuição natural no nível do refrigerante como resultado de processos de convecção. Neste caso, há perda de potência e produtividade da caldeira. Isso implica a necessidade de um tanque de reserva com fluido de trabalho, de onde será possível monitorar a perda de refrigerante e, se necessário, reabastecê-lo.

Estudo de viabilidade do projeto

Escolha
uma ou outra solução de design -
a tarefa é geralmente multifatorial. Dentro
Em todos os casos, há um grande número
possíveis soluções para o problema
tarefas, uma vez que qualquer sistema de TG e V
caracteriza um conjunto de variáveis
(um conjunto de equipamentos do sistema, vários
seus parâmetros, seções de dutos,
os materiais de que são feitos
etc.).

NO
Nesta seção, comparamos 2 tipos de radiadores:
Rifar
Monolit
350 e Sira
RS
300.

Para
determinar o custo do radiador,
Vamos fazer o seu cálculo térmico para o efeito
especificação do número de seções. Cálculo
Radiador Rifar
Monolit
350 é dado na seção 5.2.

Classificação dos sistemas de aquecimento de água

Dependendo da localização do local de geração de calor, os sistemas de aquecimento de água são divididos em centralizados e locais. De maneira centralizada, o calor é fornecido, por exemplo, a prédios de apartamentos, todos os tipos de instituições, empresas e outros objetos.

Nesse caso, o calor é gerado em CHP (plantas combinadas de calor e energia) ou caldeiras e, em seguida, entregue aos consumidores por meio de dutos.

Os sistemas locais (autônomos) fornecem calor, por exemplo, casas particulares. É produzido diretamente nas próprias instalações de fornecimento de calor. Para este fim, são utilizados fornos ou unidades especiais que operam com eletricidade, gás natural, materiais combustíveis líquidos ou sólidos.

Dependendo da forma como é assegurado o movimento das massas de água, o aquecimento pode ser com movimento forçado (bombeamento) ou natural (gravitacional) do refrigerante. Sistemas com circulação forçada podem ser com esquemas de anéis e com esquemas de anéis primário-secundários.

Diferentes sistemas de aquecimento de água diferem entre si no tipo de fiação e na maneira como os dispositivos são conectados. Combina seu tipo de refrigerante que transfere calor para dispositivos de aquecimento (+)

De acordo com a direção do movimento da água na rede dos tipos de alimentação e retorno, o fornecimento de calor pode ser com passagem e movimento sem saída do refrigerante. No primeiro caso, a água se move na rede em uma direção e no segundo - em direções diferentes.

Na direção do movimento do refrigerante, os sistemas são divididos em beco sem saída e contador. No primeiro, o fluxo de água aquecida é direcionado na direção oposta à direção da água resfriada. Nos esquemas de passagem, o movimento do refrigerante aquecido e resfriado ocorre na mesma direção (+)

Os tubos de aquecimento podem ser conectados a dispositivos de aquecimento em diferentes esquemas. Se os aquecedores estiverem conectados em série, esse esquema é chamado de circuito de tubo único, se estiver em paralelo - um circuito de dois tubos.

Existe também um esquema bifilar, no qual todas as primeiras metades dos dispositivos são primeiro conectadas em série e, em seguida, para garantir a saída reversa da água, suas segundas metades.

A localização dos tubos que conectam os dispositivos de aquecimento deu o nome à fiação: eles distinguem entre suas variedades horizontais e verticais. De acordo com o método de montagem, os dutos coletores, em T e mistos são diferenciados.

Esquemas de sistemas de aquecimento com fiação superior e inferior diferem na localização da linha de alimentação. No primeiro caso, o tubo de alimentação é colocado acima dos dispositivos que recebem o refrigerante aquecido, no segundo caso, o tubo é colocado abaixo das baterias (+)

Nos edifícios residenciais onde não há porões, mas há um sótão, são utilizados sistemas de aquecimento com fiação aérea. Neles, a linha de alimentação está localizada acima dos aparelhos de aquecimento.

Para edifícios com cave técnica e telhado plano, é utilizado aquecimento com fiação inferior, em que as linhas de abastecimento de água e drenagem estão localizadas abaixo dos dispositivos de aquecimento.

Há também uma fiação com uma circulação "invertida" do líquido de arrefecimento. Neste caso, a linha de retorno do fornecimento de calor está localizada abaixo dos dispositivos.

De acordo com o método de conexão da linha de alimentação aos dispositivos de aquecimento, os sistemas com fiação superior são divididos em esquemas com movimento bidirecional, unidirecional e invertido do refrigerante

Exemplo de cálculo

Os fatores de correção neste caso serão iguais a:

• K1 (janela de vidro duplo de duas câmaras) = ​​1,0;
• K2 (paredes de madeira) = 1,25;
• K3 (área envidraçada) = 1,1;
• K4 (a -25°C -1,1 e a 30°C) = 1,16;
• K5 (três paredes externas) = ​​1,22;
• K6 (um sótão quente visto de cima) = 0,91;
• K7 (altura da sala) = 1,0.

Como resultado, a carga total de calor será igual a: No caso de ser utilizado um método de cálculo simplificado baseado no cálculo da potência de aquecimento em função da área, o resultado seria completamente diferente: Um exemplo de cálculo da potência térmica de um sistema de aquecimento em vídeo:

Cálculo para radiadores de aquecimento por área

Cálculo ampliado

Se para 1 m². área requer 100 W de energia térmica, então uma sala de 20 m². deve receber 2.000 watts. Um radiador típico de oito seções produz cerca de 150 watts de calor. Dividimos 2.000 por 150, obtemos 13 seções. Mas este é um cálculo bastante ampliado da carga térmica.

Cálculo preciso

O cálculo exato é realizado de acordo com a seguinte fórmula: Qt = 100 W/sq.m. × S(quartos) m². × q1 × q2 × q3 × q4 × q5 × q6× q7, onde:

• q1 - tipo de vidro: ordinário = 1,27; duplo = 1,0; triplo = 0,85;
• q2 - isolamento da parede: fraco ou ausente = 1,27; parede disposta em 2 tijolos = 1,0, moderno, alto = 0,85;
• q3 - a razão entre a área total de aberturas de janelas e a área do 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; -20C = 1,1; -15 C \u003d 0,9; -10C = 0,7;
• q5 - o número de paredes externas na sala: todas as quatro = 1,4, três = 1,3, sala de canto = 1,2, uma = 1,2;
• q6 - tipo de sala de cálculo acima da sala de cálculo: sótão frio = 1,0, sótão quente = 0,9, sala aquecida residencial = 0,8;
• q7 - altura do teto: 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 aquecimento modernos

É extremamente raro hoje ver uma casa em que o aquecimento é realizado exclusivamente por fontes de ar. Estes incluem aquecedores elétricos: aquecedores de ventilador, radiadores, radiação ultravioleta, pistolas de calor, lareiras elétricas, fogões.É mais racional usá-los como elementos auxiliares com um sistema de aquecimento principal estável. A razão para sua "minoria" é o alto custo da eletricidade.

Os principais elementos do sistema de aquecimento

Ao planejar qualquer tipo de sistema de aquecimento, é importante saber que existem recomendações geralmente aceitas sobre a densidade de potência da caldeira de aquecimento utilizada. Em particular, para as regiões do norte do país é de aproximadamente 1,5 - 2,0 kW, no centro - 1,2 - 1,5 kW, no sul - 0,7 - 0,9 kW

Nesse caso, antes de calcular o sistema de aquecimento, para calcular a potência ideal da caldeira, use a fórmula:

Gato W. = S*W / 10.

O cálculo do sistema de aquecimento dos edifícios, ou seja, a potência da caldeira, é um passo importante no planejamento da criação de um sistema de aquecimento

É importante prestar atenção especial aos seguintes parâmetros:

• a área total de todos os cômodos que serão conectados ao sistema de aquecimento - S;
• potência específica recomendada da caldeira (parâmetro dependendo da região).

Suponha que seja necessário calcular a capacidade do sistema de aquecimento e a potência da caldeira para uma casa em que a área total das instalações que precisam ser aquecidas é S = 100 m2. Ao mesmo tempo, tomamos o poder específico recomendado para as regiões centrais do país e substituímos os dados na fórmula. Nós temos:

Gato W. \u003d 100 * 1,2 / 10 \u003d 12 kW.

Cálculo da potência da caldeira de aquecimento

A caldeira como parte do sistema de aquecimento é projetada para compensar a perda de calor do edifício. E também, no caso de um sistema de circuito duplo ou quando a caldeira estiver equipada com uma caldeira de aquecimento indireto, para aquecimento de água para necessidades higiênicas.

Uma caldeira de circuito único aquece apenas o líquido de refrigeração para o sistema de aquecimento

Para determinar a potência da caldeira de aquecimento, é necessário calcular o custo da energia térmica da casa através das paredes da fachada e para aquecer a atmosfera de ar substituível do interior.

São necessários dados sobre perdas de calor em quilowatts-hora por dia - no caso de uma casa convencional calculada como exemplo, são:

271,512 + 45,76 = 317,272 kWh,

Onde: 271.512 - perda diária de calor por paredes externas; 45,76 - perda de calor diária para aquecimento do ar de insuflação.

Assim, a potência de aquecimento necessária da caldeira será:

317,272 : 24 (horas) = ​​13,22 kW

No entanto, essa caldeira estará sob carga constantemente alta, reduzindo sua vida útil. E em dias especialmente gelados, a capacidade de projeto da caldeira não será suficiente, porque com uma alta diferença de temperatura entre a sala e a atmosfera externa, a perda de calor do edifício aumentará acentuadamente.

Portanto, não vale a pena escolher uma caldeira de acordo com o cálculo médio do custo da energia térmica - pode não ser capaz de lidar com geadas severas.

Seria racional aumentar a potência necessária do equipamento da caldeira em 20%:

13,22 0,2 ​​+ 13,22 = 15,86 kW

Para calcular a potência necessária do segundo circuito da caldeira, que aquece a água para lavar louça, tomar banho, etc., é necessário dividir o consumo mensal de calor das perdas de calor “esgoto” pelo número de dias em um mês e por 24 horas:

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

De acordo com os resultados dos cálculos, a potência ideal da caldeira para uma casa de exemplo é de 15,86 kW para o circuito de aquecimento e 0,68 kW para o circuito de aquecimento.

Dados iniciais para cálculo

Inicialmente, um curso de projeto e instalação adequadamente planejado evitará surpresas e problemas desagradáveis ​​no futuro.

Ao calcular um piso quente, é necessário proceder a partir dos seguintes dados:

• material de parede e características de seu design;
• o tamanho da sala em termos de;
• tipo de acabamento;
• desenhos de portas, janelas e sua colocação;
• disposição dos elementos estruturais no plano.

Para realizar um projeto competente, é necessário levar em consideração o regime de temperatura estabelecido e a possibilidade de seu ajuste.

Para um cálculo aproximado, assume-se que 1 m2 do sistema de aquecimento deve compensar as perdas de calor de 1 kW. Se o circuito de aquecimento de água for usado como complemento do sistema principal, ele deve cobrir apenas parte da perda de calor

Existem recomendações sobre a temperatura próxima ao piso, o que garante uma estadia confortável em quartos para diversos fins:

• 29°C - área residencial;
• 33 ° C - banho, quartos com piscina e outros com alto índice de umidade;
• 35°С - zonas frias (nas portas de entrada, paredes externas, etc.).

Exceder esses valores acarreta o superaquecimento tanto do próprio sistema quanto do revestimento de acabamento, seguido de danos inevitáveis ​​ao material.

Após cálculos preliminares, você pode escolher a temperatura ideal do líquido de arrefecimento de acordo com seus sentimentos pessoais, determinar a carga no circuito de aquecimento e comprar equipamentos de bombeamento que lidam perfeitamente com a estimulação do movimento do líquido de arrefecimento. É selecionado com uma margem de 20% para a vazão do refrigerante.

Leva muito tempo para aquecer a mesa com capacidade superior a 7 cm. Portanto, ao instalar sistemas de água, eles tentam não exceder o limite especificado. O revestimento mais adequado para pisos de água é considerado cerâmica de piso; sob parquet, devido à sua condutividade térmica ultra baixa, não são colocados pisos quentes

Na fase de projeto, deve ser decidido se o piso radiante será o principal fornecedor de calor ou será usado apenas como um complemento ao ramo de aquecimento do radiador. A parte das perdas de energia térmica que ele precisa compensar depende disso. Pode variar de 30% a 60% com variações.

O tempo de aquecimento do piso de água depende da espessura dos elementos incluídos na mesa. A água como refrigerante é muito eficaz, mas o próprio sistema é difícil de instalar.