Menggunakan air sebagai pendingin dalam sistem pemanas adalah salah satu pilihan paling populer untuk menyediakan rumah Anda dengan panas di musim dingin. Anda hanya perlu mendesain dengan benar dan kemudian menyelesaikan instalasi sistem. Kalau tidak, pemanasan akan menjadi tidak efektif dengan biaya bahan bakar yang tinggi, yang, Anda lihat, sangat tidak menarik dengan harga energi saat ini.
Tidak mungkin secara independen menghitung pemanasan air (selanjutnya - CBO) tanpa menggunakan program khusus, karena perhitungan menggunakan ekspresi kompleks, nilai-nilai yang tidak dapat ditentukan dengan menggunakan kalkulator konvensional. Pada artikel ini, kami akan menganalisis secara terperinci algoritma untuk melakukan perhitungan, memberikan rumus yang berlaku, mempertimbangkan jalannya perhitungan menggunakan contoh spesifik.
Materi tambahan akan dilengkapi dengan tabel dengan nilai dan indikator referensi yang diperlukan selama perhitungan, foto tematik dan video di mana contoh yang jelas dari perhitungan dengan menggunakan program ditunjukkan.
Perhitungan keseimbangan panas perumahan
Untuk pengenalan instalasi pemanas, di mana air bertindak sebagai zat yang bersirkulasi, perhitungan hidrolik yang akurat harus dilakukan terlebih dahulu.
Ketika mengembangkan, menerapkan sistem jenis pemanas apa pun, perlu untuk mengetahui keseimbangan panas (selanjutnya - TB). Mengetahui kekuatan termal untuk mempertahankan suhu di dalam ruangan, Anda dapat memilih peralatan yang tepat dan mendistribusikan bebannya dengan benar.
Di musim dingin, ruangan menderita kehilangan panas tertentu (selanjutnya - TP). Sebagian besar energi melewati elemen penutup dan lubang ventilasi. Pengeluaran yang tidak signifikan adalah untuk infiltrasi, pemanasan benda, dll.
Galeri Gambar
Foto dari
Perhitungan pemanasan air
Akuntansi untuk pemanasan udara yang masuk
Ventilasi campuran udara segar
Akuntansi untuk kerugian dalam persiapan air panas
Penghitungan efisiensi bahan bakar diproses di boiler
Salah satu opsi untuk sirkuit pemanas
Sistem tangki ekspansi terbuka
TP tergantung pada lapisan yang terdiri dari struktur penutup (selanjutnya - OK). Bahan bangunan modern, khususnya, pemanas, memiliki koefisien konduktivitas termal yang rendah (selanjutnya - CT), sehingga lebih sedikit panas yang dikeluarkan melalui mereka. Untuk rumah dari area yang sama, tetapi dengan struktur OK yang berbeda, biaya panas akan berbeda.
Selain menentukan TP, penting untuk menghitung TB rumah. Indikator memperhitungkan tidak hanya jumlah energi yang keluar dari ruangan, tetapi juga jumlah daya yang diperlukan untuk mempertahankan ukuran derajat tertentu di rumah.
Hasil paling akurat disediakan oleh program khusus yang dirancang untuk pembangun. Berkat mereka, dimungkinkan untuk memperhitungkan lebih banyak faktor yang mempengaruhi TP.
Jumlah terbesar dari panas meninggalkan ruangan melalui dinding, lantai, atap, paling tidak melalui pintu, bukaan jendela
Dengan akurasi tinggi, Anda dapat menghitung TP rumah menggunakan rumus.
Konsumsi panas total rumah dihitung dengan persamaan:
Q = Qbaik + Qv,
Dimana Qbaik - jumlah panas yang keluar dari ruangan melalui OK; Qv - biaya ventilasi termal.
Kehilangan melalui ventilasi diperhitungkan jika udara yang memasuki ruangan memiliki suhu yang lebih rendah.
Perhitungan biasanya memperhitungkan OK, memasuki satu sisi jalan. Ini adalah dinding luar, lantai, atap, pintu, dan jendela.
TP Umum Qbaik sama dengan jumlah TP dari masing-masing OK, yaitu:
Qbaik = ∑Qst + Qoke + Qdv + Qptl + Qpl,
Dimana:
- Qst - nilai dinding TP;
- Qoke - Jendela TP;
- Qdv - Pintu TP;
- Qptl - Langit-langit TP;
- Qpl - Lantai TP.
Jika lantai atau langit-langit memiliki struktur yang tidak sama di seluruh area, maka TP dihitung untuk setiap situs secara terpisah.
Perhitungan kehilangan panas melalui OK
Untuk perhitungan, diperlukan informasi berikut:
- struktur dinding, bahan yang digunakan, ketebalannya, CT;
- suhu luar pada musim dingin lima hari yang sangat dingin di kota;
- Area OK;
- orientasi OK;
- Suhu rumah yang disarankan di musim dingin.
Untuk menghitung TP, Anda perlu menemukan resistansi termal total Rbaik. Untuk melakukan ini, cari tahu hambatan termal R1, R2, R3, ..., Rn setiap lapisan adalah OK.
Koefisien Rn dihitung dengan rumus:
Rn = B / k,
Dalam rumus: B - ketebalan lapisan OK dalam mm, k - CT dari setiap lapisan.
Total R dapat ditentukan oleh ekspresi:
R = ∑Rn
Produsen pintu dan jendela biasanya menunjukkan koefisien R di paspor ke produk, sehingga tidak perlu menghitungnya secara terpisah.
Perlawanan termal windows tidak dapat dihitung, karena lembar data teknis sudah berisi informasi yang diperlukan, yang menyederhanakan perhitungan TP
Rumus umum untuk menghitung TP melalui OK adalah sebagai berikut:
Qbaik = ∑S × (tvnt - tnar) × R × l,
Dalam ungkapan:
- S - area OK, m2;
- tvnt - suhu kamar yang diinginkan;
- tnar - suhu udara luar;
- R - koefisien resistensi, dihitung secara terpisah atau diambil dari paspor produk;
- l - koefisien penyempurnaan dengan mempertimbangkan orientasi dinding relatif terhadap titik mata angin.
Perhitungan TB memungkinkan Anda memilih peralatan dengan kapasitas yang dibutuhkan, yang menghilangkan kemungkinan defisit panas atau kelebihannya. Defisit energi panas dikompensasi dengan meningkatkan aliran udara melalui ventilasi, kelebihannya - dengan memasang peralatan pemanas tambahan.
Biaya ventilasi termal
Rumus umum untuk menghitung TP ventilasi adalah sebagai berikut:
Qv = 0,28 × Ln × pvnt × c × (tvnt - tnar),
Variabel memiliki arti berikut dalam ekspresi:
- L.n - biaya udara yang masuk;
- halvnt - kepadatan udara pada suhu tertentu di ruangan;
- c - kapasitas panas udara;
- tvnt - suhu di rumah;
- tnar - suhu udara luar.
Jika ventilasi dipasang di gedung, maka parameter Ln diambil dari karakteristik teknis perangkat. Jika tidak ada ventilasi, maka diambil indikator standar pertukaran udara spesifik sebesar 3 m3 dalam jam.
Berdasarkan ini, Ln dihitung dengan rumus:
L.n = 3 × Spl,
Dalam ekspresi Spl - area lantai.
2% dari semua kehilangan panas dicatat oleh infiltrasi, 18% - dengan ventilasi. Jika ruangan dilengkapi dengan sistem ventilasi, maka TP melalui ventilasi diperhitungkan dalam perhitungan, dan infiltrasi tidak diperhitungkan
Selanjutnya, hitung kerapatan udara halvnt pada suhu tertentu tvnt.
Anda dapat melakukan ini dengan rumus:
halvnt = 353 / (273 + tvnt),
Kapasitas panas spesifik c = 1.0005.
Jika ventilasi atau infiltrasi tidak terorganisir, ada celah atau lubang di dinding, maka perhitungan TP melalui lubang harus dipercayakan kepada program khusus.
Pada artikel kami yang lain, kami memberikan contoh terperinci tentang perhitungan rekayasa panas bangunan dengan contoh dan formula spesifik.
Contoh perhitungan keseimbangan panas
Pertimbangkan rumah setinggi 2,5 m, lebar 6 m, dan panjang 8 m, yang terletak di kota Okha di Wilayah Sakhalin, di mana termometer termometer turun ke -29 derajat dalam periode 5 hari yang sangat dingin.
Sebagai hasil dari pengukuran, suhu tanah diatur ke +5. Suhu yang disarankan di dalam struktur adalah +21 derajat.
Lebih mudah untuk menggambarkan diagram rumah di atas kertas, yang menunjukkan tidak hanya panjang, lebar dan tinggi bangunan, tetapi juga orientasi sehubungan dengan titik-titik kardinal, serta lokasi, dimensi jendela dan pintu
Dinding rumah yang dimaksud terdiri dari:
- bata dengan ketebalan B = 0,51 m, CT k = 0,64;
- wol mineral B = 0,05 m, k = 0,05;
- Sisi B = 0,09 m, k = 0,26.
Saat menentukan k, lebih baik menggunakan tabel yang disajikan di situs web pabrikan, atau menemukan informasi dalam paspor teknis produk.
Mengetahui konduktivitas termal, dimungkinkan untuk memilih bahan yang paling efektif dari sudut pandang isolasi termal. Berdasarkan tabel di atas, sangat disarankan untuk menggunakan papan wol mineral dan polistiren yang diperluas dalam konstruksi
Lantai terdiri dari lapisan-lapisan berikut:
- OSB-pelat B = 0,1 m, k = 0,13;
- wol mineral B = 0,05 m, k = 0,047;
- semen screed B = 0,05 m, k = 0,58;
- busa polystyrene B = 0,06 m, k = 0,043.
Tidak ada ruang bawah tanah di rumah, dan lantai memiliki struktur yang sama di seluruh area.
Langit-langit terdiri dari lapisan:
- lembaran dinding kering B = 0,025 m, k = 0,21;
- isolasi B = 0,05 m, k = 0,14;
- pelat atap B = 0,05 m, k = 0,043.
Tidak ada jalan keluar ke loteng.
Rumah itu hanya memiliki 6 jendela bilik ganda dengan kaca I dan argon. Dari paspor teknis untuk produk diketahui bahwa R = 0,7. Windows memiliki dimensi 1.1x1.4 m.
Pintu memiliki dimensi 1x2.2 m, indikator R = 0,36.
Langkah # 1 - perhitungan hilangnya panas dinding
Dinding di seluruh area terdiri dari tiga lapisan. Pertama, kami menghitung resistansi termal totalnya.
Mengapa menggunakan rumus:
R = ∑Rn,
dan ungkapan:
Rn = B / k
Mengingat informasi awal, kami mendapatkan:
Rst = 0.51/0.64 + 0.05/0.05 + 0.09/0.26 = 0.79 +1 + 0.35 = 2.14
Setelah mempelajari R, kita dapat mulai menghitung TP dinding utara, selatan, timur dan barat.
Koefisien tambahan memperhitungkan susunan dinding tertentu relatif terhadap poin kardinal. Biasanya, "angin naik" terbentuk di bagian utara selama cuaca dingin, akibatnya TPs di sisi ini akan lebih tinggi daripada yang lain
Kami menghitung luas dinding utara:
Ssev.sten = 8 × 2.5 = 20
Kemudian, gantikan dengan formula Qbaik = ∑S × (tvnt - tnar) × R × l dan mengingat bahwa l = 1.1, kita mendapatkan:
Qsev.sten = 20 × (21 + 29) × 1.1 × 2.14 = 2354
Area Tembok Selatan Syuch.st = Ssev.st = 20.
Tidak ada jendela atau pintu built-in di dinding, oleh karena itu, mengingat koefisien l = 1, kita memperoleh TP berikut:
Qyuch.st = 20 × (21 +29) × 1 × 2.14 = 2140
Untuk dinding barat dan timur, koefisien l = 1,05. Oleh karena itu, Anda dapat menemukan total luas dinding ini, yaitu:
Szap.st + Svost.st = 2 × 2.5 × 6 = 30
6 jendela dan satu pintu dibangun ke dinding. Hitung total area jendela dan pintu S:
Soke = 1.1 × 1.4 × 6 = 9.24
Sdv = 1 × 2.2 = 2.2
Tentukan dinding S tidak termasuk S jendela dan pintu:
Svost + zap = 30 – 9.24 – 2.2 = 18.56
Kami menghitung total TP dinding timur dan barat:
Qvost + zap =18.56 × (21 +29) × 2.14 × 1.05 = 2085
Setelah menerima hasil, kami menghitung jumlah panas yang keluar melalui dinding:
Qst = Qsev.st + Qyuch.st + Qvost + zap = 2140 + 2085 + 2354 = 6579
Total total TP dinding adalah 6 kW.
Langkah # 2 - menghitung jendela dan pintu TP
Jendela terletak di dinding timur dan barat, oleh karena itu, ketika menghitung koefisien l = 1,05. Diketahui bahwa struktur semua struktur adalah sama dan R = 0,7.
Dengan menggunakan nilai-nilai area di atas, kita mendapatkan:
Qoke = 9.24 × (21 +29) × 1.05 × 0.7 = 340
Mengetahui bahwa untuk pintu R = 0,36, dan S = 2.2, kami mendefinisikan TP mereka:
Qdv = 2.2 × (21 +29) × 1.05 × 0.36 = 42
Akibatnya, 340 W panas keluar melalui jendela, dan 42 W melalui pintu.
Langkah # 3 - menentukan TP lantai dan langit-langit
Jelas, luas langit-langit dan lantai akan sama, dan dihitung sebagai berikut:
Spol = Sptl = 6 × 8 = 48
Kami menghitung tahanan termal total lantai, dengan mempertimbangkan strukturnya.
Rpol = 0.1/0.13 + 0.05/0.047 + 0.05/0.58 + 0.06/0.043 = 0.77 + 1.06 + 0.17 + 1.40 = 3.4
Mengetahui suhu tanah tnar= + 5 dan dengan mempertimbangkan koefisien l = 1, kami menghitung lantai Q:
Qpol = 48 × (21 – 5) × 1 × 3.4 = 2611
Pembulatan, kita dapatkan bahwa kehilangan panas lantai adalah sekitar 3 kW.
Dalam perhitungan TP, perlu untuk memperhitungkan lapisan yang mempengaruhi isolasi termal, misalnya, beton, papan, tembok, pemanas, dll.
Tentukan tahanan termal langit-langit Rptl dan Q-nya:
- Rptl = 0.025/0.21 + 0.05/0.14 + 0.05/0.043 = 0.12 + 0.71 + 0.35 = 1.18
- Qptl = 48 × (21 +29) × 1 × 1.18 = 2832
Maka hampir 6 kW melewati langit-langit dan lantai.
Langkah # 4 - hitung TP ventilasi
Ventilasi dalam ruangan diatur, dihitung dengan rumus:
Qv = 0,28 × Ln × pvnt × c × (tvnt - tnar)
Berdasarkan karakteristik teknis, perpindahan panas spesifik adalah 3 meter kubik per jam, yaitu:
L.n = 3 × 48 = 144.
Untuk menghitung kepadatan, kami menggunakan rumus:
halvnt = 353 / (273 + tvnt).
Suhu kamar yang dihitung adalah +21 derajat.
Ventilasi TP tidak dihitung jika sistem dilengkapi dengan perangkat pemanas udara
Mengganti nilai yang diketahui, kami memperoleh:
halvnt = 353/(273+21) = 1.2
Kami mengganti angka yang diperoleh dalam rumus di atas:
Qv = 0.28 × 144 × 1.2 × 1.005 × (21 – 29) = 2431
Dengan adanya ventilasi TP, total Q bangunan akan:
Q = 7000 + 6000 + 3000 = 16000.
Konversi ke kW, kami memperoleh kehilangan panas total 16 kW.
Galeri Gambar
Foto dari
Perhitungan nilai kalor bahan bakar
Menentukan jumlah panas selama pembakaran batubara
Kemampuan membakar kayu bakar
Pilihan terbaik adalah penggunaan bahan bakar biru
Fitur perhitungan CBO
Setelah menemukan indikator TP, mereka melanjutkan ke perhitungan hidrolik (selanjutnya - GR).
Berdasarkan itu, informasi diperoleh pada indikator berikut:
- diameter optimal pipa, yang, ketika tekanan turun, akan mampu melewati jumlah pendingin yang diberikan;
- aliran cairan pendingin di area tertentu;
- kecepatan air;
- nilai resistivitas.
Sebelum memulai perhitungan, untuk menyederhanakan perhitungan, mereka menggambarkan diagram spasial dari sistem di mana semua elemennya diatur sejajar satu sama lain.
Diagram menunjukkan sistem pemanas dengan kabel atas, gerakan pendingin adalah jalan buntu
Pertimbangkan tahapan utama perhitungan pemanasan air.
GR dari cincin sirkulasi utama
Metodologi untuk menghitung GR didasarkan pada asumsi bahwa di semua penambah dan cabang penurunan suhu adalah sama.
Algoritma perhitungan adalah sebagai berikut:
- Dalam diagram yang ditunjukkan, dengan mempertimbangkan kehilangan panas, beban panas diterapkan ke perangkat pemanas, penambah.
- Berdasarkan skema, pilih cincin sirkulasi utama (selanjutnya - HCC). Keunikan cincin ini adalah bahwa di dalamnya tekanan sirkulasi per satuan panjang cincin paling sedikit nilainya.
- HCC dibagi menjadi beberapa bagian dengan konsumsi panas yang konstan. Untuk setiap bagian menunjukkan nomor, beban termal, diameter, dan panjang.
Dalam sistem jenis tabung tunggal vertikal, cincin yang melaluinya riser yang paling banyak dilewati saat jalan buntu atau gerakan bersamaan air di sepanjang pipa induk diambil sebagai fcc. Kami berbicara lebih rinci tentang menghubungkan cincin sirkulasi dalam sistem tabung tunggal dan memilih yang utama di artikel berikutnya. Kami memberikan perhatian khusus pada urutan perhitungan, menggunakan contoh spesifik untuk kejelasan.
Dalam sistem vertikal dari jenis dua pipa, fcc melewati perangkat pemanas yang lebih rendah yang memiliki beban maksimum selama jalan buntu atau gerakan air terkait
Dalam sistem horizontal jenis tabung tunggal, fcc harus memiliki tekanan sirkulasi terendah dan satuan panjang cincin. Untuk sistem dengan sirkulasi alami, situasinya mirip.
Dengan riser GR dari sistem vertikal tipe tabung tunggal, riser flow-through, flow-adjustable, yang memiliki simpul terpadu dalam komposisinya, dianggap sebagai sirkuit tunggal. Untuk anak tangga dengan bagian penutup, pemisahan dilakukan, dengan mempertimbangkan distribusi air di pipa setiap node instrumen.
Konsumsi air di situs tertentu dihitung dengan rumus:
Gkont = (3,6 × Qkont × β1 × β2) / ((tr - t0) × c)
Dalam ekspresi, karakter alfabet mengambil arti berikut:
- Qkont - beban termal dari sirkuit;
- β1, β2 - Koefisien tabular tambahan dengan mempertimbangkan perpindahan panas di ruangan;
- c - kapasitas panas air adalah 4.187;
- tr - suhu air di jalur suplai;
- t0 - suhu air di saluran balik.
Setelah menentukan diameter dan jumlah air, perlu diketahui kecepatan pergerakannya dan nilai resistivitas R. Semua perhitungan paling mudah dilakukan dengan menggunakan program khusus.
GH dari cincin sirkulasi sekunder
Setelah GR dari cincin utama, tekanan dalam cincin sirkulasi kecil yang dibentuk melalui riser terdekat ditentukan, dengan mempertimbangkan bahwa kehilangan tekanan dapat berbeda tidak lebih dari 15% dengan skema jalan buntu dan tidak lebih dari 5% dengan yang lewat.
Jika tidak memungkinkan untuk menghubungkan kehilangan tekanan, pasang throttle washer, yang diameternya dihitung menggunakan metode perangkat lunak.
Perhitungan baterai radiator
Mari kita kembali ke denah rumah yang terletak di atas. Dengan perhitungan, ditemukan bahwa 16 kW energi akan diperlukan untuk menjaga keseimbangan panas. Di rumah ini ada 6 tempat untuk berbagai keperluan - ruang tamu, kamar mandi, dapur, kamar tidur, koridor, ruang masuk.
Berdasarkan dimensi struktur, Anda dapat menghitung volume V:
V = 6 × 8 × 2.5 = 120 m3
Selanjutnya, Anda perlu menemukan jumlah daya termal per m3. Untuk ini, Q harus dibagi dengan volume yang ditemukan, yaitu:
P = 16000/120 = 133 W per m3
Selanjutnya, Anda perlu menentukan berapa banyak daya panas yang diperlukan untuk satu ruangan. Dalam diagram, luas setiap kamar telah dihitung.
Tentukan volume:
- kamar mandi – 4.19×2.5=10.47;
- ruang keluarga – 13.83×2.5=34.58;
- dapur – 9.43×2.5=23.58;
- kamar tidur – 10.33×2.5=25.83;
- koridor – 4.10×2.5=10.25;
- lorong – 5.8×2.5=14.5.
Dalam perhitungan, Anda juga perlu memperhitungkan ruang-ruang di mana tidak ada baterai pemanas, misalnya koridor.
Koridor dipanaskan dengan cara pasif, panas akan masuk ke dalamnya karena sirkulasi udara panas ketika orang bergerak, melewati pintu, dll.
Tentukan jumlah panas yang diperlukan untuk setiap kamar, gandakan volume kamar dengan indikator R.
Kami mendapatkan kekuatan yang dibutuhkan:
- untuk kamar mandi - 10,47 × 133 = 1392 W;
- untuk ruang tamu - 34,58 × 133 = 4599 W;
- untuk dapur - 23,58 × 133 = 3136 W;
- untuk kamar tidur - 25,83 × 133 = 3435 W;
- untuk koridor - 10,25 × 133 = 1363 W;
- untuk lorong - 14,5 × 133 = 1889 W.
Kami melanjutkan ke perhitungan baterai radiator. Kami akan menggunakan radiator aluminium, yang tingginya 60 cm, daya pada suhu 70 adalah 150 watt.
Kami menghitung jumlah baterai radiator yang diperlukan:
- kamar mandi – 1392/150=10;
- ruang keluarga – 4599/150=31;
- dapur – 3136/150=21;
- kamar tidur – 3435/150=23;
- lorong – 1889/150=13.
Total yang dibutuhkan: 10 + 31 + 21 + 23 + 13 = 98 baterai radiator.
Situs kami juga memiliki artikel lain di mana kami memeriksa secara rinci prosedur untuk melakukan perhitungan termal dari sistem pemanas, perhitungan langkah-demi-langkah dari kekuatan radiator dan pipa pemanas. Dan jika sistem Anda mengasumsikan adanya lantai yang hangat, maka Anda perlu melakukan perhitungan tambahan.
Semua masalah ini dibahas secara lebih rinci dalam artikel kami berikut:
- Perhitungan termal sistem pemanas: cara menghitung beban pada sistem dengan benar
- Perhitungan radiator pemanas: cara menghitung jumlah dan daya baterai yang diperlukan
- Perhitungan volume pipa: prinsip perhitungan dan aturan perhitungan dalam liter dan meter kubik
- Cara membuat perhitungan lantai hangat menggunakan contoh sistem air
- Perhitungan pipa untuk pemanasan di bawah lantai: jenis pipa, metode dan langkah peletakan + perhitungan aliran
Dalam video Anda dapat melihat contoh penghitungan pemanasan air, yang dilakukan melalui program Valtec:
Perhitungan hidraulik paling baik dilakukan dengan menggunakan program khusus yang menjamin akurasi perhitungan yang tinggi, dengan mempertimbangkan semua nuansa desain.
Apakah Anda berspesialisasi dalam menghitung sistem pemanas menggunakan air sebagai pendingin dan ingin menambah artikel kami dengan formula yang bermanfaat, berbagi rahasia profesional?
Atau mungkin Anda ingin fokus pada perhitungan tambahan atau menunjukkan ketidakakuratan dalam perhitungan kami? Silakan tulis komentar dan rekomendasi Anda di blok di bawah artikel.