Calcul du chauffage de l'eau: formules, règles, exemples de mise en œuvre

Économisez et multipliez !

C'est ainsi que la devise de Pipeline peut être formulée dans le développement et la mise en œuvre d'un programme de calcul hydraulique de nouvelle génération - un système universel moderne et fiable d'application de masse et à coût modéré. Que veut-on exactement conserver et que faut-il augmenter ?

Il est nécessaire de préserver les avantages du programme qui y ont été incorporés depuis sa création et développés lors d'améliorations ultérieures :

• un modèle de calcul précis, moderne et éprouvé sous-tendant le programme, incluant une analyse détaillée des régimes d'écoulement et des résistances locales ;
• vitesse de comptage élevée, permettant à l'utilisateur de calculer instantanément diverses options pour le schéma de calcul;
• les possibilités de calcul de conception intégrées au programme (sélection des diamètres) ;
• la possibilité de calcul automatique des propriétés thermophysiques nécessaires d'une large gamme de produits transportés ;
• simplicité d'une interface utilisateur intuitive ;
• une polyvalence suffisante du programme, lui permettant d'être utilisé non seulement pour la technologie, mais également pour d'autres types de pipelines;
• coût modéré du programme, qui est à la portée d'un large éventail d'organisations et de départements de conception.

Dans le même temps, nous avons l'intention d'augmenter radicalement les capacités du programme et le nombre d'utilisateurs réguliers en éliminant les lacunes et en ajoutant à ses fonctionnalités dans les principaux domaines suivants :

• Intégration logicielle et fonctionnelle sous tous ses aspects : d'un ensemble de programmes spécialisés et mal intégrés, il faut passer à un seul programme à structure modulaire pour les calculs hydrauliques qui assure le calcul thermique, la comptabilisation des satellites de chauffage et du chauffage électrique, le calcul des canalisations de section quelconque (dont le gaz conduits), calcul et sélection des pompes, autres équipements, calcul et sélection des dispositifs de contrôle ;
• assurer l'intégration du logiciel (y compris le transfert de données) avec d'autres programmes de NTP "Truboprovod", principalement avec les programmes "Isolation", "Predvalve", STARS ;
• intégration avec divers systèmes de CAO graphique, principalement destinés à la conception d'installations technologiques, ainsi que de canalisations souterraines;
• intégration avec d'autres systèmes de calcul technologique (principalement avec des systèmes de modélisation de processus technologiques HYSYS, PRO / II et similaires) utilisant la norme internationale CAPE OPEN (prise en charge des protocoles Thermo et Unit) .

Amélioration de la convivialité de l'interface utilisateur. En particulier:

• fourniture de saisie graphique et édition du schéma de calcul ;

représentation graphique des résultats de calcul (y compris piézomètre).

Extension des fonctions du programme et son applicabilité pour le calcul de divers types de pipelines. Y compris:

• fournir le calcul de pipelines de topologie arbitraire (y compris les systèmes en anneau), ce qui permettra au programme d'être utilisé pour le calcul de réseaux d'ingénierie externes ;

offrant la possibilité de définir et de prendre en compte dans le calcul les conditions environnementales évoluant au cours d'une canalisation prolongée (paramètres de sol et de pose, isolation thermique, etc.), ce qui permettra d'utiliser plus largement le programme pour le calcul des principaux canalisations ;
mise en œuvre des normes et méthodes recommandées de l'industrie dans le programme calcul hydraulique des gazoducs (SP 42-101-2003), réseaux de chaleur (SNiP 41-02-2003), oléoducs principaux (RD 153-39.4-113-01), oléoducs (RD 39-132-94), etc.
calcul des écoulements multiphasiques, ce qui est important pour les pipelines reliant les champs pétroliers et gaziers.
Extension des fonctions de conception du programme, résolvant sur sa base les problèmes d'optimisation des paramètres des systèmes de pipelines complexes et le choix optimal des équipements.

Calcul du système de chauffage de l'air - une technique simple

Concevoir le chauffage de l'air n'est pas une tâche facile. Pour le résoudre, il est nécessaire de découvrir un certain nombre de facteurs, dont la détermination indépendante peut être difficile. Les spécialistes de RSV peuvent réaliser gratuitement pour vous un avant-projet de chauffage d'air d'une pièce sur la base d'équipements GREEERS.

Un système de chauffage à air, comme un autre, ne peut pas être créé au hasard. Pour assurer la norme médicale de température et d'air frais dans la pièce, un ensemble d'équipements est nécessaire, dont le choix est basé sur un calcul précis.Il existe plusieurs méthodes de calcul du chauffage de l'air, plus ou moins complexes et précises. Un problème courant dans les calculs de ce type est le manque de prise en compte de l'influence des effets subtils, qu'il n'est pas toujours possible de prévoir.

Par conséquent, faire un calcul indépendant, n'étant pas un spécialiste dans le domaine du chauffage et de la ventilation, est semé d'erreurs ou d'erreurs de calcul. Cependant, vous pouvez choisir la méthode la plus abordable en fonction du choix de la puissance du système de chauffage.

Formule pour déterminer la perte de chaleur :

Q=S*T/R

Où:

• Q est la quantité de perte de chaleur (W)
• S - la superficie de toutes les structures du bâtiment (locaux)
• T est la différence entre les températures intérieure et extérieure
• R - résistance thermique des structures enveloppantes

Exemple:

Le bâtiment d'une superficie de 800 m2 (20 × 40 m), d'une hauteur de 5 m, dispose de 10 fenêtres mesurant 1,5 × 2 m.Recherchez la superficie des structures :
800 + 800 = 1600 m2 (surface au sol et au plafond)
1,5 × 2 × 10 = 30 m2 (surface de fenêtre)
(20 + 40) × 2 × 5 = 600 m2 (surface du mur). On soustrait d'ici la surface des fenêtres, on obtient la surface "propre" des murs 570 m2

Dans les tableaux de SNiP, nous trouvons la résistance thermique des murs, sols et sols en béton et des fenêtres. Vous pouvez le définir vous-même par la formule :

Où:

• R - résistance thermique
• D - épaisseur du matériau
• K - coefficient de conductivité thermique

Pour plus de simplicité, nous prendrons l'épaisseur des murs et du sol avec le plafond identique, égale à 20 cm, puis la résistance thermique sera de 0,2 m / 1,3 \u003d 0,15 (m2 * K) / W
Nous sélectionnons la résistance thermique des fenêtres dans les tableaux: R \u003d 0,4 (m2 * K) / W
Prenons la différence de température comme 20°С (20°С à l'intérieur et 0°С à l'extérieur).

Ensuite, pour les murs, nous obtenons

• 2150 m2 × 20°С / 0,15 = 286666=286 kW
• Pour les fenêtres : 30 m2 × 20 °C / 0,4 \u003d 1500 \u003d 1,5 kW.
• Perte de chaleur totale : 286 + 1,5 = 297,5 kW.

C'est la quantité de chaleur perdue qui doit être compensée à l'aide d'un chauffage à air d'une puissance d'environ 300 kW

Il est à noter que lors de l'utilisation de l'isolation des sols et des murs, la perte de chaleur est réduite d'au moins un ordre de grandeur.

Calculs généraux

Il est nécessaire de déterminer la capacité de chauffage totale afin que la puissance de la chaudière soit suffisante pour un chauffage de haute qualité de toutes les pièces. Le dépassement du volume autorisé peut entraîner une usure accrue de l'appareil de chauffage, ainsi qu'une consommation d'énergie importante.

La quantité de fluide caloporteur nécessaire est calculée selon la formule suivante : Volume total = V chaudière + V radiateurs + V tuyaux + V vase d'expansion

Chaudière

Le calcul de la puissance de l'unité de chauffage vous permet de déterminer l'indicateur de capacité de la chaudière. Pour ce faire, il suffit de se baser sur le rapport auquel 1 kW d'énergie thermique suffit pour chauffer efficacement 10 m2 habitables. Ce rapport est valable en présence de plafonds dont la hauteur ne dépasse pas 3 mètres.

Dès que l'indicateur de puissance de la chaudière est connu, il suffit de trouver un appareil adapté dans un magasin spécialisé. Chaque fabricant indique le volume d'équipement dans les données du passeport.

Par conséquent, si le calcul de puissance correct est effectué, il n'y aura aucun problème pour déterminer le volume requis.

Pour déterminer le volume d'eau suffisant dans les tuyaux, il est nécessaire de calculer la section transversale du pipeline selon la formule - S = π × R2, où:

• S - coupe transversale;
• π est une constante constante égale à 3,14 ;
• R est le rayon intérieur des tuyaux.

Après avoir calculé la valeur de la section transversale des tuyaux, il suffit de la multiplier par la longueur totale de l'ensemble du pipeline dans le système de chauffage.

Vase d'expansion

Il est possible de déterminer la capacité que doit avoir le vase d'expansion, en ayant des données sur le coefficient de dilatation thermique du liquide de refroidissement. Pour l'eau, cet indicateur est de 0,034 lorsqu'il est chauffé à 85 °C.

Lors du calcul, il suffit d'utiliser la formule: V-tank \u003d (V syst × K) / D, où:

• V-tank - le volume requis du vase d'expansion;
• V-syst - le volume total de liquide dans les éléments restants du système de chauffage;
• K est le coefficient de dilatation ;
• D - l'efficacité du vase d'expansion (indiquée dans la documentation technique).

Actuellement, il existe une grande variété de types individuels de radiateurs pour les systèmes de chauffage. En plus des différences fonctionnelles, ils ont tous des hauteurs différentes.

Pour calculer le volume de fluide de travail dans les radiateurs, vous devez d'abord calculer leur nombre. Multipliez ensuite ce montant par le volume d'une section.

Vous pouvez connaître le volume d'un radiateur à l'aide des données de la fiche technique du produit. En l'absence de telles informations, vous pouvez naviguer selon les paramètres moyens :

• fonte - 1,5 litres par section;
• bimétallique - 0,2-0,3 l par section;
• aluminium - 0,4 l par section.

L'exemple suivant vous aidera à comprendre comment calculer correctement la valeur. Disons qu'il y a 5 radiateurs en aluminium. Chaque élément chauffant contient 6 sections. Nous faisons le calcul: 5 × 6 × 0,4 \u003d 12 litres.

Comme vous pouvez le voir, le calcul de la capacité de chauffage revient à calculer la valeur totale des quatre éléments ci-dessus.

Tout le monde ne peut pas déterminer la capacité requise du fluide de travail dans le système avec une précision mathématique.Par conséquent, ne voulant pas effectuer le calcul, certains utilisateurs agissent comme suit. Pour commencer, le système est rempli à environ 90%, après quoi les performances sont vérifiées. Purger ensuite l'air accumulé et poursuivre le remplissage.

Pendant le fonctionnement du système de chauffage, une diminution naturelle du niveau du liquide de refroidissement se produit à la suite de processus de convection. Dans ce cas, il y a perte de puissance et de productivité de la chaudière. Cela implique la nécessité d'un réservoir de réserve avec un fluide de travail, à partir duquel il sera possible de surveiller la perte de liquide de refroidissement et, si nécessaire, de le reconstituer.

Etude de faisabilité du projet

Choix
l'une ou l'autre solution de conception -
la tâche est généralement multifactorielle. Dans
Dans tous les cas, il existe un grand nombre
solutions possibles au problème
tâches, puisque tout système de TG et V
caractérise un ensemble de variables
(un ensemble d'équipements système, divers
ses paramètres, sections de canalisations,
les matériaux à partir desquels ils sont fabriqués
etc.).

À
Dans cette section, nous comparons 2 types de radiateurs :
Rifar
Monolithe
350 et Sira
RS
300.

À
déterminer le coût du radiateur,
Faisons leur calcul thermique dans le but
spécification du nombre de sections. Calcul
Radiateur Rifar
Monolithe
350 est donné dans la section 5.2.

Classification des systèmes de chauffage de l'eau

Selon l'emplacement du lieu de production de chaleur, les systèmes de chauffage de l'eau sont divisés en centralisé et local. De manière centralisée, la chaleur est fournie, par exemple, aux immeubles d'habitation, à toutes sortes d'institutions, d'entreprises et d'autres objets.

Dans ce cas, la chaleur est générée dans des centrales de cogénération (chaleur et électricité) ou des chaufferies, puis livrée aux consommateurs par canalisations.

Les systèmes locaux (autonomes) fournissent de la chaleur, par exemple les maisons privées. Il est produit directement dans les installations de production de chaleur elles-mêmes. À cette fin, des fours ou des unités spéciales fonctionnant à l'électricité, au gaz naturel, à des combustibles liquides ou solides sont utilisés.

Selon la manière dont le mouvement des masses d'eau est assuré, le chauffage peut être avec un mouvement forcé (pompage) ou naturel (gravitationnel) du fluide caloporteur. Les systèmes à circulation forcée peuvent être avec des schémas en anneau et avec des schémas d'anneaux primaires-secondaires.

Les différents systèmes de chauffage de l'eau diffèrent les uns des autres par le type de câblage et la manière dont les appareils sont connectés. Combine leur type de liquide de refroidissement qui transfère la chaleur aux appareils de chauffage (+)

Conformément au sens de circulation de l'eau dans le réseau des types d'alimentation et de retour, l'alimentation en chaleur peut se faire avec un mouvement de passage et d'impasse du liquide de refroidissement. Dans le premier cas, l'eau se déplace dans le réseau dans un sens et dans le second - dans des directions différentes.

Dans le sens du mouvement du liquide de refroidissement, les systèmes sont divisés en cul-de-sac et compteur. Dans le premier, le flux d'eau chauffée est dirigé dans le sens opposé au sens de l'eau refroidie. Dans les schémas de passage, le mouvement du liquide de refroidissement chauffé et refroidi se produit dans le même sens (+)

Les tuyaux de chauffage peuvent être connectés à des appareils de chauffage dans différents schémas. Si les appareils de chauffage sont connectés en série, un tel schéma est appelé un circuit monotube, s'il est en parallèle - un circuit à deux tubes.

Il existe également un schéma bifilaire, dans lequel toutes les premières moitiés des appareils sont d'abord connectées en série, puis, pour assurer l'écoulement inverse de l'eau, leurs secondes moitiés.

L'emplacement des tuyaux reliant les appareils de chauffage a donné le nom au câblage: ils distinguent ses variétés horizontales et verticales. Selon la méthode d'assemblage, on distingue les canalisations collectrices, en té et mixtes.

Les schémas des systèmes de chauffage avec câblage supérieur et inférieur diffèrent par l'emplacement de la ligne d'alimentation. Dans le premier cas, le tuyau d'alimentation est posé au-dessus des appareils qui en reçoivent le liquide de refroidissement chauffé, dans le second cas, le tuyau est posé sous les batteries (+)

Dans les bâtiments résidentiels où il n'y a pas de sous-sol, mais il y a un grenier, des systèmes de chauffage avec câblage aérien sont utilisés. En eux, la ligne d'alimentation est située au-dessus des appareils de chauffage.

Pour les bâtiments avec un sous-sol technique et un toit plat, un chauffage avec un câblage inférieur est utilisé, dans lequel les conduites d'alimentation en eau et de drainage sont situées sous les appareils de chauffage.

Il y a aussi un câblage avec une circulation "renversée" du liquide de refroidissement. Dans ce cas, la ligne de retour de l'alimentation en chaleur est située sous les appareils.

Selon la méthode de connexion de la ligne d'alimentation aux appareils de chauffage, les systèmes avec câblage supérieur sont divisés en schémas avec mouvement bidirectionnel, unidirectionnel et renversé du liquide de refroidissement

Exemple de calcul

Les facteurs de correction dans ce cas seront égaux à :

• K1 (fenêtre à double vitrage à deux chambres) = 1,0 ;
• K2 (murs en bois) = 1,25 ;
• K3 (surface vitrée) = 1,1 ;
• K4 (à -25°C -1,1, et à 30°C) = 1,16 ;
• K5 (trois murs extérieurs) = 1,22 ;
• K6 (un grenier chaud d'en haut) = 0,91 ;
• K7 (hauteur de la pièce) = 1,0.

En conséquence, la charge thermique totale sera égale à : Dans le cas où une méthode de calcul simplifiée basée sur le calcul de la puissance de chauffage en fonction de la surface serait utilisée, le résultat serait complètement différent : Un exemple de calcul de la puissance thermique d'un système de chauffage en vidéo :

Calcul des radiateurs de chauffage par surface

Calcul agrandi

Si pour 1 m². nécessite 100 W d'énergie thermique, puis une pièce de 20 m². devrait recevoir 2 000 watts. Un radiateur typique à huit sections produit environ 150 watts de chaleur. On divise 2 000 par 150, on obtient 13 sections. Mais il s'agit d'un calcul assez élargi de la charge thermique.

Calcul précis

Le calcul exact s'effectue selon la formule suivante : Qt = 100 W/m². × S(pièces) m² × q1 × q2 × q3 × q4 × q5 × q6 × q7, où :

• q1 - type de vitrage : ordinaire = 1,27 ; double = 1,0 ; triple = 0,85 ;
• q2 - isolation des murs : faible ou absente = 1,27 ; mur posé en 2 briques = 1,0, moderne, haut = 0,85 ;
• q3 - le rapport de la surface totale des ouvertures de fenêtre à la surface au sol : 40 % = 1,2 ; 30 % = 1,1 ; 20 % - 0,9 ; 10 % = 0,8 ;
• q4 - température extérieure minimale : -35 C = 1,5 ; -25 C \u003d 1,3; -20 C = 1,1 ; -15 C \u003d 0,9; -10 C = 0,7 ;
• q5 - le nombre de murs extérieurs dans la pièce : tous les quatre = 1,4, trois = 1,3, pièce d'angle = 1,2, un = 1,2 ;
• q6 - type de pièce de calcul au-dessus de la pièce de calcul : grenier froid = 1,0, grenier chaud = 0,9, pièce résidentielle chauffée = 0,8 ;
• q7 - hauteur sous plafond : 4,5 m = 1,2 ; 4,0 m = 1,15 ; 3,5 mètres = 1,1 ; 3,0 mètres = 1,05 ; 2,5 mètres = 1,3.

Éléments chauffants modernes

Il est extrêmement rare aujourd'hui de voir une maison dans laquelle le chauffage est effectué exclusivement par des sources d'air. Ceux-ci incluent les radiateurs électriques: radiateurs soufflants, radiateurs, rayonnement ultraviolet, décapeurs thermiques, foyers électriques, poêles.Il est plus rationnel de les utiliser comme éléments auxiliaires avec un système de chauffage principal stable. La raison de leur "minorité" est le coût assez élevé de l'électricité.

Les principaux éléments du système de chauffage

Lors de la planification de tout type de système de chauffage, il est important de savoir qu'il existe des recommandations généralement acceptées concernant la densité de puissance de la chaudière de chauffage utilisée. En particulier, pour les régions du nord du pays, il est d'environ 1,5 à 2,0 kW, dans le centre - 1,2 - 1,5 kW, dans le sud - 0,7 - 0,9 kW

Dans ce cas, avant de calculer le système de chauffage, pour calculer la puissance optimale de la chaudière, utilisez la formule :

W chat. = S*W / 10.

Le calcul du système de chauffage des bâtiments, à savoir la puissance de la chaudière, est une étape importante dans la planification de la création d'un système de chauffage

Il est important de porter une attention particulière aux paramètres suivants :

• la superficie totale de toutes les pièces qui seront connectées au système de chauffage - S;
• puissance spécifique recommandée de la chaudière (paramètre selon la région).

Supposons qu'il soit nécessaire de calculer la capacité du système de chauffage et la puissance de la chaudière pour une maison dans laquelle la surface totale des locaux à chauffer est de S = 100 m2. En même temps, nous prenons la puissance spécifique recommandée pour les régions centrales du pays et substituons les données dans la formule. On a:

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

Calcul de la puissance de la chaudière de chauffage

La chaudière dans le cadre du système de chauffage est conçue pour compenser la perte de chaleur du bâtiment. Et aussi, dans le cas d'un système à double circuit ou lorsque la chaudière est équipée d'une chaudière à chauffage indirect, pour le chauffage de l'eau pour les besoins hygiéniques.

Une chaudière à circuit unique ne chauffe que le liquide de refroidissement pour le système de chauffage

Pour déterminer la puissance de la chaudière de chauffage, il est nécessaire de calculer le coût de l'énergie thermique de la maison à travers les murs de façade et de chauffer l'atmosphère d'air remplaçable de l'intérieur.

Des données sur les pertes de chaleur en kilowattheures par jour sont nécessaires - dans le cas d'une maison conventionnelle calculée à titre d'exemple, ce sont :

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

Où : 271.512 - perte de chaleur journalière par les murs extérieurs ; 45,76 - perte de chaleur quotidienne pour le chauffage de l'air soufflé.

En conséquence, la puissance de chauffage requise de la chaudière sera de:

317,272 : 24 (heures) = 13,22 kW

Cependant, une telle chaudière sera constamment soumise à une charge élevée, ce qui réduira sa durée de vie. Et les jours particulièrement glaciaux, la capacité de conception de la chaudière ne sera pas suffisante, car avec une différence de température élevée entre la pièce et l'atmosphère extérieure, la perte de chaleur du bâtiment augmentera fortement.

Par conséquent, il ne vaut pas la peine de choisir une chaudière en fonction du calcul moyen du coût de l'énergie thermique - elle peut ne pas être en mesure de faire face à de fortes gelées.

Il serait rationnel d'augmenter de 20% la puissance requise des équipements de chaudière:

13,22 0,2 ​​+ 13,22 = 15,86kW

Pour calculer la puissance requise du deuxième circuit de la chaudière, qui chauffe l'eau pour laver la vaisselle, le bain, etc., il est nécessaire de diviser la consommation mensuelle de chaleur des pertes de chaleur «d'égout» par le nombre de jours dans un mois et par 24 heures:

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

D'après les résultats des calculs, la puissance optimale de la chaudière pour un exemple de chalet est de 15,86 kW pour le circuit de chauffage et de 0,68 kW pour le circuit de chauffage.

Données initiales pour le calcul

Au départ, un processus de conception et d'installation correctement planifié vous évitera des surprises et des problèmes désagréables à l'avenir.

Lors du calcul d'un sol chaud, il est nécessaire de partir des données suivantes:

• matériau des murs et caractéristiques de leur conception;
• la taille de la pièce en termes de;
• type de finition;
• conceptions de portes, de fenêtres et de leur placement ;
• disposition des éléments structurels dans le plan.

Pour effectuer une conception compétente, il est nécessaire de prendre en compte le régime de température établi et la possibilité de son ajustement.

Pour un calcul approximatif, on suppose que 1 m2 du système de chauffage doit compenser les pertes de chaleur de 1 kW. Si le circuit de chauffage d'eau est utilisé en complément du système principal, il ne doit couvrir qu'une partie de la perte de chaleur

Il existe des recommandations sur la température près du sol, ce qui garantit un séjour confortable dans des pièces à diverses fins :

• 29°C - quartier résidentiel ;
• 33 ° C - bain, chambres avec piscine et autres avec un indice d'humidité élevé;
• 35°С - zones froides (aux portes d'entrée, murs extérieurs, etc.).

Le dépassement de ces valeurs entraîne une surchauffe du système lui-même et du revêtement de finition, suivie d'un endommagement inévitable du matériau.

Après des calculs préliminaires, vous pouvez choisir la température optimale du liquide de refroidissement en fonction de vos sentiments personnels, déterminer la charge sur le circuit de chauffage et acheter un équipement de pompage qui s'adapte parfaitement à la stimulation du mouvement du liquide de refroidissement. Il est choisi avec une marge de 20% pour le débit de liquide de refroidissement.

Il faut beaucoup de temps pour réchauffer la chape d'une capacité de plus de 7 cm.Par conséquent, lors de l'installation de systèmes d'eau, ils essaient de ne pas dépasser la limite spécifiée. Le revêtement le plus approprié pour les sols aquatiques est la céramique de sol ; sous le parquet, en raison de sa conductivité thermique ultra-faible, les sols chauds ne sont pas posés

Au stade de la conception, il convient de décider si le chauffage par le sol sera le principal fournisseur de chaleur ou s'il sera utilisé uniquement en complément de la branche de chauffage par radiateurs. La part des pertes d'énergie thermique qu'il doit compenser en dépend. Il peut aller de 30% à 60% avec des variations.

Le temps de chauffage du plancher d'eau dépend de l'épaisseur des éléments inclus dans la chape. L'eau comme liquide de refroidissement est très efficace, mais le système lui-même est difficile à installer.