Bir ısıtma sistemindeki soğutma sıvısı hacmi nasıl hesaplanır?

Soğutma sıvısı akış hızı, otonom bir ısıtma sistemi tasarlanırken hesaplanması gereken önemli bir parametredir. Bu değer, sirkülasyon pompası, radyatörler, kazan ve diğer ısıtma ekipmanı türleri seçilirken dikkate alınır. Soğutma sıvısı akış hızının hesaplanması yanlış yapılırsa, gelecekte olumsuz sonuçlara yol açabilir.

• İlk olaraksistem yük ile başa çıkamayabilir, bu nedenle kazan ve pompa tam kapasitede açıldığında bile odalar yetersiz sıcaklıkta olacaktır.
• İkinci olarakimkanların sınırında çalışan sirkülasyon pompası daha hızlı aşınabilir ve arızalanabilir.

Bu ve diğer sorunlardan kaçınmak için, soğutma sıvısının kütle akış hızı kavramını iyice incelemek ve bu değerin nasıl hesaplanacağını öğrenmek gerekir.

Soğutma sıvısı akış hızı nedir

Bu özellik, sistemin gerekli ısı transferini sağlaması ve tesislerde konforlu bir sıcaklık rejimi oluşturması için radyatörler, kazan veya borulardan her saniye akması gereken çalışma sıvısı hacmini belirler. Bu tanıma dayanarak, sıcak akışkan debisi saniyede kilogram (kg/s) cinsinden hesaplanır. Örneğin, hesaplamalar 10 kg/s'lik bir sonuç verdiyse, bu, ısıtma devresinin rastgele bir noktasından bir saniye boyunca 10 kilogram su veya özel antifriz akması gerektiği anlamına gelir. Isıtma sistemindeki soğutma sıvısının gerçek akış hızı hesaplanandan daha düşükse, radyatörlere daha az ısı enerjisi sağlanacaktır. Buna göre, daha düşük bir sıcaklığa ısıtılacaklar ve odalar optimum bir sıcaklık rejimi oluşturamayacaktır.

Soğutma sıvısı akış hızının neye bağlı olduğu

Teoriye göre, ısı yükü için soğutma sıvısı akış hızının hesaplanması üç ana parametre dikkate alınarak gerçekleştirilir: sistemin tasarım kapasitesi, çalışma sıvısının ısı kapasitesi ve kazanın giriş ve çıkışı arasındaki sıcaklık farkı. Bu özelliklerin her biri, diğer birçok faktöre bağlıdır. Örneğin, tasarım kapasitesi ısıtılan odaların alanı ve hacmi, ısı yalıtımının kalitesi, yerel iklim ve diğerleri tarafından belirlenir. Isı transfer ortamının ısı kapasitesi kimyasal bileşimine bağlıdır. Sıcaklık farkı, ısıtma bataryalarının özelliklerine ve sayılarına, boruların malzemesine, sirkülasyon pompasının kapasitesine vb. bağlı olarak azalabilir veya artabilir. Isı transfer ortamının akış hızını ısı yüküne göre doğru bir şekilde belirlemek için, listelenen üç değerin her biri daha ayrıntılı olarak ele alınmalıdır.

Isıtma sisteminin tasarım kapasitesi

Bu gösterge kazan çıkışı ile karıştırılmamalıdır. Sistemin tasarım kapasitesi, birçok farklı parametre dikkate alınarak her bina için ayrı ayrı hesaplanır:

• duvar, tavan ve zemin malzemeleri, bunların ısı iletken özellikleri ve ısı kapasiteleri;
• Belirli bir bölgedeki iklimin özellikleri, yıllık ortalama sıcaklık;
• Kurulacak radyatörlerin sayısı ve özellikleri;
• borulardaki ısı kayıpları;
• gerekli oda sıcaklığı, vb.

Hesaplanan tasarım kapasitesine göre, uygun özelliklere sahip bir ısıtma kazanı seçilir. Kural olarak, kazan ünitesi kapasitesi öngörülemeyen durumlar için bir rezerv ile seçilir: anormal donlar, ek bataryaların takılması vb.

Soğutma sıvısının tipi ve özellikleri

Çoğu zaman otonom ısıtma sistemlerinde damıtılmış su veya özel antifriz - Thermagent kullanılır. İlk seçenek bütçeden tasarruf etmenizi sağlar, ancak su hızla harici maddelerle kirlenir, iç tortu oluşumuna neden olur ve korozyon gelişimini teşvik eder. Isı kapasitesi 4200 J/kg-K'dır, bu göstergeye göre su diğer tüm sıvıları geride bırakır. Thermagent gibi ısıtma antifrizleri alkol bazlıdır ve etilen glikol veya propilen glikol içerir. Spesifik ısı kapasitesi açısından sıradan sudan kesinlikle daha düşük değildirler ve diğer tüm parametrelerde onu aşarlar. İlk olarak, bu tür bileşimler radyatörler, kazanlar, sirkülasyon pompaları ve borular üzerinde nazik bir etkiye sahiptir, bu da erken onarımları önler. İkinci olarak, Thermagent korozyona neden olmaz ve metal yüzeylerin güvenilir bir şekilde korunmasını sağlar. Üçüncü olarak, bu tür sıvılar düşük kristalleşme sıcaklığına sahiptir, bu da soğuk havalarda kazanın planlı veya acil kapatılması sırasında sıvının donmasını engeller.

Isı çıkışını ne etkiler?

Isıtma şebekelerini tasarlarken, bataryaların, boruların ve sistemin diğer elemanlarının ısı çıkışını hesaplamak zorunludur. Pratikte bu, kazanın giriş ve çıkışı arasındaki sıcaklık farkına yansır. Isınan antifriz kazan ünitesini terk ettiğinde, biriken ısı enerjisinin bir kısmını radyatörlere, borulara ve sirkülasyon pompasına verir. Buna bağlı olarak, tam bir turu tamamladıktan sonra biraz soğur. Soğuyan antifriz daha sonra giriş borusundan kazana geri döner, ayarlanan sıcaklığa kadar tekrar ısıtılır ve döngü tekrarlanır. Kazan girişi ve çıkışı arasındaki sıcaklık farkı soğutma sıvısı akış hızını doğrudan etkiler. Sıvı devre boyunca daha hızlı dolaşırsa (örneğin sirkülasyon pompası tam güçte olduğunda), radyatörlerden daha hızlı akacaktır. Buna bağlı olarak, soğutma sıvısı daha kısa sürede daha az soğuyacaktır. Radyatörlerin ısı çıkışı ne kadar yüksekse ve sistemdeki radyatör sayısı ne kadar fazlaysa sıcaklık farkı da o kadar fazla olacaktır. Beş radyatörden akan sıvı, aynı süre içinde benzer üç radyatörden akan sıvıdan daha fazla soğuyacaktır.

Mühendislik Formülü

Bir ısıtma sistemi tasarlarken formül en sık kullanılan sıvı akış hızıdır m = Q / (Cp × Δt). Q değeri sistemin tasarım kapasitesidir. Cp, ısı transfer ortamı olarak kullanılan sıvının özgül ısı kapasitesidir. Farklı antifrizler için önemli ölçüde değişebilir. Spesifik değeri bulmak için soğutma sıvısının dokümantasyonunu veya katalog açıklamasını okumak gerekir. Bu bilgi malzemenin üreticisinden de alınabilir.

Hatalardan kaçınmak için, giriş parametrelerinin aynı sırasını gözlemlemek gerekir. Örneğin, Q gücü kW cinsinden belirtilmişse, özgül ısı kapasitesi formüle kJ/kg-K cinsinden girilmelidir. Buna uygun olarak, Q watt cinsinden belirtilmişse, ısı kapasitesi boyutu "kilo" ön eki olmadan J/kg-K olmalıdır.

Basit bir örnek verelim. Otonom bir ısıtma sisteminin hesaplanan gücü 50 kW'tır. Sıradan su yerine, 0,9 kJ/kg-K özgül ısı kapasitesine sahip bir soğutucu devreye dökülür. Kazanın giriş ve çıkış boruları arasındaki sıcaklık farkı 10 derecedir. Bu durumda, ısı soğutma sıvısının hesaplanan akış hızı eşit olacaktır 50/0,9-10 = 5,56 kg/s.

Ek katsayılar

Yukarıda açıklanan m = Q/(Cp × Δt) formülü, orijinal haliyle yalnızca idealize edilmiş koşullarda, evin ısınmasının dış faktörlerden etkilenmediği durumlarda kullanılabilir. Pratikte bu tür durumlar imkansızdır çünkü ısı kaçınılmaz olarak duvarlardan, pencerelerden, tavanlardan ve zeminlerden kaçar. Farklı yapı malzemeleri (tuğla, ahşap, beton vb.) farklı ısı transfer direnci değerlerine sahiptir. Hesaplamalarda genellikle aşağıdaki katsayılar kullanılır:

• 1,33-1,56 - binanın duvarları 200-240 mm kalınlığında ahşap bir çubuktan inşa edilmiştir;
• 1.4 - duvarlar dekoratif tuğladan yapılmıştır ve 65 cm kalınlığa sahiptir;
• 1.28 - iç hava boşluğu olan 65 cm kalınlığında tuğla için;
• 1.13 - duvarlar tuğladan yapılmıştır, duvar 65 cm kalınlığındadır ve hava boşluğu yoktur;
• 1.0 - oda, altında ahşap plakalar veya zemin bulunan temiz zeminlere sahiptir;
• 0,9 - bu katsayı, çelik oluklu kaplama, fayans veya asbestli çimento ile kaplı tavan araları için termal hesaplamalarda kullanılır;
• 0,8 - benzer kaplamalara sahip, ancak masif zeminli tavan araları için;
• 0,75 - çatıları rulo çatı ile kaplı binalar için;
• 0,7 - bu direnç değeri, dış duvarları olmayan ısıtılmayan odalara bitişik iç duvarlar içindir;
• 0,6 - zemin yüzeyinin altında veya 1 m'ye kadar üzerinde bulunan bodrum katları olan tesisler için;
• 0,4 - önceki noktaya benzer, ancak komşu odaların dış duvarları vardır.

Belirtilen katsayılar m = Q / (Cp × Δt) formülünün paydasına eklenir. Böylece, nihai formül m = Q / k (Cp × Δt) olacaktır, burada k ısı transfer direnci parametresidir.

Isı transfer ortamının akış hızına göre sirkülasyon pompasının seçimi

Sirkülasyon pompalarının teknik özelliklerinde, kural olarak, akış hızı dakikada litre (l/dak) olarak belirtilir. Yukarıda açıklanan formülde, sonuç saniyede kilogram (kg/s) olarak belirtilir. Buna göre, pompa birimini seçmek için basit dönüşümler yapılmalıdır. İlk olarak, antifriz miktarı kilogram cinsinden değil, litre cinsinden hesaplanmalıdır. Bunu yapmak için, elde edilen sonuç antifriz yoğunluğuna bölünmelidir. Örneğin, sıvı 1,06 yoğunluğa sahipse ^g/cm3Bu durumda yukarıdaki hesaplamadan litre cinsinden akış hızı 5,56/1,06 = 5,25 l/s'ye eşit olacaktır. İkinci olarak, saniye yerine dakika kullanılmalıdır. Bunu yapmak için sonucu 60 ile çarpın. Bu örnekte akış hızı 5,25-60 = 315 l/dak olacaktır. Olası hata dikkate alınarak, pompa bir miktar yedek kapasite ile seçilmelidir, örneğin 330-350 l/dak.

Radyatörden geçen soğutma sıvısı akış hızı

Çoğu durumda, uygun bir sirkülasyon pompası seçmek için akış hızı hesaplanır. Ancak ısıtma radyatörlerini seçerken de dikkate almaya değer. Gerçek şu ki, ısıtma sistemindeki antifriz akış hızı, sıvı akışının hızı ile orantılıdır. Borulardaki basınç ne kadar güçlüyse, basınç da o kadar yüksek olur. Buna karşılık gelen basınç radyatörlerde de mevcut olacaktır. Her radyatör tipinin izin verilen maksimum bir basıncı vardır. Bu aşılırsa, radyatör basınçsız hale gelebilir ve sızıntı yapabilir. Bu durum özellikle ısı panel tipi radyatörlerden sağlanıyorsa kritiktir. Bu tür radyatörler kesit radyatörlere göre daha az basınca dayanabilir. Bu nedenle, panel radyatörler radyatörden geçen akış hızı nispeten düşükse monte edilmelidir.

Sistemdeki soğutma sıvısı hacmi

Hesaplamalar yaparken ve bir ısıtma sistemi tasarlarken, soğutucunun akış hızının nasıl hesaplanacağını bilmek yeterli değildir. Isıtma devresindeki çalışma sıvısının hacmini de hesaba katmak gerekir. Yeterli miktarda antifriz satın almak ve yeniden doldurmaktan kaçınmak için bu parametre hesaplanmalıdır. Sistemdeki toplam soğutma sıvısı hacmi üç bileşenden oluşur:

• Kazandaki ısı eşanjörünün kapasitesi;
• radyatör hacmi;
• boru hacmi.

İlk iki değer kazan ve radyatörlerin teknik belgelerinde bulunabilir. Çoğu kazan ünitesi 3-7 litre için tasarlanmış ısı eşanjörlerine sahiptir. Katı yakıtlı modeller daha kapasitelidir ve 25 litreye kadar antifriz tutabilir. Radyatörlerin kapasitesi, bölümlerin veya panellerin boyutunun yanı sıra sayılarına ve tasarımlarına da bağlıdır. Ortalama olarak, bir dökme demir bataryanın bir bölümü 1,5 litre sıvı, bimetalik - 0,3 litre, alüminyum - yaklaşık 0,4 litre tutar.

Antifriz hacmini hesaplarken nelere dikkat etmelisiniz?

Boru hatlarının toplam kapasitesini hesaplamak oldukça basittir. Sistemde aynı boyutta borular kullanılıyorsa, iç çaplarını ve toplam uzunluklarını ölçmek yeterlidir. Hacim V = π × r2 × L formülü ile hesaplanır, burada π = 3,14, L - boru hatlarının uzunluğu ve r - borunun iç kesitinin yarıçapı (çapının yarısı). Hatalardan kaçınmak için uzunluk ve yarıçap aynı boyutta ölçülmelidir - örneğin metre cinsinden. Enine kesit milimetre cinsinden ölçülüyorsa, uzunluk da mm cinsinden belirtilmelidir ve hesaplanan hacim milimetre küp cinsinden ölçülecektir (^mm3). Milimetre küpü litreye dönüştürmek için, sonucu ^mm3 1.000.000 ile çarpın. Hesaplama kolaylığı için standart boru boyutları için tipik değerler kullanılabilir. Aşağıdaki liste değerleri şu sırayla göstermektedir: inç cinsinden boru boyutu, iç çap ve metre uzunluk başına hacim.

• 1/2, 15 mm - 0,177 l/m;
• 3/4, 20 mm - 0,314 l/m;
• 1, 25 mm - 0,491 l/m;
• 1 1/2, 40 mm - 1.257 l/m;
• 2, 50 mm - 2.467 l/m.

Bir örnek düşünün. Sistemde 6 litrelik ısı eşanjörüne sahip bir kazan, her biri 4 litre kapasiteli 10 radyatör ve 50 metre 3/4 inç boru kullanılıyor olsun. Sistemin toplam hacmi 6 + 10 × 4 + 50 × 0,314 = 61,7 litre olacaktır.

Sistemde hangi soğutma sıvısı kullanılmalı

Otonom ısıtma sisteminin işlevlerini etkili bir şekilde yerine getirebilmesi için, yalnızca soğutma sıvısının akış hızını doğru bir şekilde hesaplamak değil, aynı zamanda bileşimini ve özelliklerini doğru bir şekilde seçmek de önemlidir. İyi arıtılmış olsa bile sıradan su kullanılması tavsiye edilmez. Erken kazan arızalarına ve radyatörlerin erken aşınmasına ve ayrıca borularda tıkanıklık oluşumuna yol açabilir. Aşağıdaki özelliklere sahip olması gereken özel antifriz - Termagent devresine dökülmesi gereklidir.

Yeterli ısı kapasitesi. Bu özellik, sıvının termal enerji biriktirme ve bunu kazandan ısıtma bataryalarına aktarma yeteneğine bağlıdır.

Kimyasal tarafsızlık. Soğutma sıvısını oluşturan maddeler metaller, plastik, kauçuk ve kazanlarda, radyatörlerde, pompalarda, borularda ve contalarda kullanılan diğer malzemelerle kimyasal reaksiyona girmemelidir.

Donma Direnci. Normal su sıfır sıcaklıkta buza dönüşmeye başlar. Kombi kış aylarında kullanılmadığı için veya bir arıza nedeniyle kapatılırsa, sıvı donabilir ve boruları, radyatörleri ve kombi ısı eşanjörünü içeriden kırabilir. Bunun nedeni, buzun sıvı haldeki sudan 10% daha az yoğunluğa sahip olmasıdır. Özel ısıtma antifrizleri yüksek donma direncine sahiptir. Örneğin, etilen glikol termomaddesi -65 °C'de kristalleşir.

Güvenlik. Isı transfer akışkanının buharları insan sağlığı için bir tehdit oluşturmamalıdır. Bu çok önemlidir çünkü çalışma sıvısı buharlaşabilir ve sızıntılar, açık genleşme tankı kapakları ve diğer yollarla iç mekanlara yayılabilir. Isıtma antifrizinin bileşimindeki uçucu toksik maddelerin içeriği kabul edilemez.

Isıtma sisteminin termal madde ile nasıl doldurulacağı hakkında daha fazla bilgi edinin.

Sonuç

Doğru antifriz seçimi ve soğutma sıvısının akış hızının doğru hesaplanması - ısıtma sisteminin istikrarlı ve verimli çalışması için temel koşullardan biridir. Kaliteli akışkan, tesislerde kaliteli ısı değişimi ve konforlu mikro iklim sağlayacaktır ve akış hızının doğru hesaplanması, en uygun teknik özelliklere sahip bir sirkülasyon pompası seçmenize olanak tanıyacaktır.