חימום מרכזי - עיצוב, חישוב ורדיאטורים

הערת אבטחה: זהו טקסט חינוכי בארכיון מ-2018. שנה, ולא פרויקט או הוראות להתקנה עצמאית של מערכת החימום. יש להפקיד את החישוב, בחירת הציוד, ההתקנה, הבדיקה וההפעלה בידי מעצבים וקבלנים מוסמכים, בהתאם לתקנות התקפות ולתיעוד היצרן.

צרכי החימום הכוללים של הבניין מושפעים גם ממעטפת הבניין. בדוק את חלונות עץ, חלונות עץ-אלומיניום ושירותים, או שלח בקשה להצעת מחיר.

חימום דירה ומבנים משפחתיים גדולים יותר באמצעות תנורים מסורתיים אינו הבילוי החורפי הנעים ביותר. חימום בצורה כזו אינו נעים לא רק בגלל שהוא יוצר עבודה לתחזוקת הכיריים, אלא גם בגלל שצריך להכין דלק, להדליק אש, לנקות את האפר, ובמהלך כל העבודות האלה הדירה מתלכלכת מהרגיל. בנוסף לחסרונות אלה, חימום עם תנורים אינו עונה על הדרישות של דיור מודרני לא מבחינה אסתטית או במונחים של אחידות חלוקת הטמפרטורה. בהתבסס על עובדות אלו, אין זה מפתיע שלא רק במבנים חדשים בבעלות חברתית, אלא גם במבנים משפחתיים מיוחדים כיום, נעשה שימוש במערכת הסקה מרכזית.

ערכת חימום ועיקרון הפעולה

מכשיר הסקה מרכזי (איור.1) מורכב ממערכת: דוד, גופי חימום וצינורות. הנקודה הגבוהה ביותר של מערכת זו היא כלי ההרחבה. המערכת כולה מלאה במים. אם אנו שורפים בדוד, המים מתחממים ובשל משקלם הסגולי הנמוך יותר הם עולים למעלה, והמים החמים מוחלפים במים שהתקררו בגופי החימום (לכן יש להם משקל סגולי גבוה יותר). המים הזורמים כלפי מעלה מגיעים דרך הצנרת אל גופי החימום, שם, משחררים את חומם, הם מתקררים וחוזרים לדוד.

תמונה 1 — מכשיר להסקה מרכזית.

בהתאם לכך, עקב ההבדל במשקל הסגולי של מים קרים וחמים במערכת, נוצרת זרימה סגורה רציפה המאפשרת אספקת כמות מסוימת של חום לגופי החימום.

הכוח המאפשר זרימת מים עקב הפרש הטמפרטורה - במיוחד בחימום רק במפלס אחד - קטן מאוד ולכן חשוב למדוד את המכשירים על סמך חישובים קפדניים ומדויקים. בפועל, לא פעם קורה שמכשירים, במיוחד לדירות קטנות ואינדיווידואליות, מתוכננים במהירות ומבוססים על נתונים מניסיון. אין ספק שלעיתים ניתן ליישם בצורה זו בהצלחה מערכת הסקה מרכזית, אך נפוץ יותר שהיא אינה פועלת ללא דופי, ואת השגיאות הנובעות מכך קשה יותר לתקן בהמשך. 

לכן אסור לנו להצטער על המאמץ ליצור את החישובים והפרויקטים הדרושים, כי זה בהחלט ישתלם. אסור לנו לאבד את העובדה שמערכת כזו צריכה לשרת לכל החיים.

חישוב כמות החום הנדרשת

המשימה הראשונה במהלך התכנון היא לחשב את כמות החום הנדרשת לחימום החדרים הרצויים. כמות החום הנדרשת לחימום תואמת את הפסדיו. הפסדי חום תלויים בהפרש בין הטמפרטורה החיצונית לטמפרטורת החדר שאותו יש לחמם, במקדם העברת החום של אותם משטחים התוחמים את החדר הנצפה וכן בגודל המשטחים הללו.

יש לבצע את החישוב בנפרד עבור כל משטח עם מקדמי העברת חום שונים ועם הבדלים בטמפרטורות חיצוניות ופנימיות. סכום התוצאות החלקיות המתקבלות בדרך זו ייתן את הכמות הכוללת הנדרשת של חום החדר. (למי שנרתע מביצוע חישובים, שימו לב שהחישוב דורש רק חישובים בסיסיים).

כמות החום הנדרשת מחושבת באמצעות הנוסחה:

Q=F * k (tb - tk)

איפה נמצאים:

ש - כמות החום שאבד בחדר, קק“ל/שעה;

F - משטח (קיר, חלון, דלת, רצפה, תקרה) שדרכו עובר חום, מ2;

k - מקדם העברת חום למשטח הנצפה, kcal/m2מעלות צלזיוס

tb- טמפרטורת החדר הפנימית הרצויה, °C

tk - טמפרטורה חיצונית של המשטח הנצפה, °C

תְמוּנָה2— דוגמה לחישוב כמות החום הנדרשת.

דוגמה בארכיון לחישוב החדר

לקבלת סקירה טובה יותר של זרימת החישוב, ניקח דוגמה מעשית. המשימה היא לחשב את כמות החום הנדרשת לבניין המגורים מתמונה מס.2. נתונים טכניים הם: קירות מחיצה מלבנים נקבוביות, מידות10 cm, מטויח משני הצדדים, עובי הדופן הראשי38 cm מטויח משני הצדדים, דלת עם זיגוג אחד, חלון כפול עם מסגרת עץ. תקרה עם קורות עץ משני הצדדים מכוסות בלוחות ומעל התקרה עליית גג סגורה, מתחת לרצפה אדמה. טמפרטורה חיצונית מינימלית צפויה -20°C. העברת חום דרך החלון החיצוני:

שטח: F =1,5x2=3 m2

מקדם העברת חום: k =3,5

הפרש טמפרטורה: tb = +20°C, tk = -20°C, tb - tk =20- (-20) =40°C

ש=3x3,5x40=420קק“ל/שעה

מעבר חום דרך הקיר הראשי החיצוני:

שטח: F =3ח4- שטח חלון =12-3=9 m2

ש =9ח1,3x40=468קק“ל/שעה

מעבר החום דרך הדלת לאולם:

שטח: F =0,9x2=1,8 m2

k =3

הפרש טמפרטורה: tb =20°C; tk =16°C, tb - tk =20-16=4°C

ש =1,8ח3ח4=21,6קק“ל/שעה

מעבר חום דרך הקיר לכיוון האולם:

שטח: F =3x3,5- שטח הדלת =10,5-1,8=8,7m2

k =1,6

הפרש טמפרטורה: tb - tk =40°C

Q = 8,7 x 1,6 x 4 = 55,7 kcal/שעה

מעבר חום דרך הקיר לכיוון השירותים:

משטח: F = 1,5 x 3 = 4,5m2

k =1,6

הפרש טמפרטורה: tb - tk = 2°C

Q = 4,5 h 1,6 h 2 = 14,2 קק“ל/שעה

מעבר חום דרך הקיר לחדר האמבטיה:

משטח: F = 1,9 x 3 = 5,7m2

k =1,6

הפרש טמפרטורה: tb - tk = 20 - (+24) = -4°C

במקרה זה, החום עובר מחדר האמבטיה לחדרים, כלומר, זה לא אובדן חום, אלא רווח, ולכן יש להפחית את הערך הזה מסך החום הנדרש.

Q = 5,7 h 1,6 x (-4) = -36,5

lאין הבדל בטמפרטורה בין חדרים בודדים, לכן אין העברת חום ולכן אין צורך לחשב.

מעבר חום דרך התקרה:

משטח: F = 3,5 x 4 =15 m2

k = 1,5

הפרש טמפרטורה: tb - tk = 20 - (-12) = 32°C

Q =15 h 1,5 x 32 = 720 kcaI/שעה

מעבר חום דרך הרצפה:

משטח: F = 15m2

k = 1,5

הפרש טמפרטורה: tb – tk = 20 - (-2) = 22°C

Q = 15 x 1,5 x 22 = 495 קק“ל/שעה

סה“כ חום נדרש:

420

468

21,6

55,7

14,2

720

495

-–––––

2194,5 קק“ל/שעה

יש להגדיל את הערך המתקבל בדרך זו על ידי קצבאות כגון קצבה לצדדים של העולם, קצבה לרוח והפרשה לחימום.

אביזרי רוח:

אזורים רגילים: עם קיר חיצוני אחד עם פתח:

10% עם קירות חיצוניים מרובים עם פתחים: 15%

אזורים סוערים: עם קיר חיצוני אחד עם פתח:

20%, עם קירות חיצוניים מרובים עם פתחים: 25%.

אביזר להפסקת חום:

הפרעה צפויה בחימום מ-8 - 12 שעות ביום: 15%.

הפרעה צפויה בחימום מ-12 - 16 שעות ביום: 25%.

תוספת לצדדי העולם

כיוון צפון-מערב: 5%.

כיוון צפון: 10%.

החדר בדוגמה ממוקם באזור עם רוחות רגילות, הוא מכוון לצפון ולכן יש להוסיף את הערך המתקבל פעמיים 10%, כלומר סך הכל 20%.

לא נספור את קצבת הפסקת החימום, כי היא פחות רציפה.

2194,5

+438,9 (20%)

-———————

2633,4

מערך זה, יש לנכות את כמות החום המתקבלת מהקיר לכיוון חדר האמבטיה:

2633,4

- 36,5

-————

2596,9

בהתאם, כמות החום הדרושה לחימום החדר היא Q = 2597 קק“ל/שעה

עיצוב מערכת

קודם כל, בעת העיצוב, עליך לצייר את בסיס הצדדים בסולם 1:100. או אם אפשר 1:50. גופי חימום חייבים להיות ממוקמים מתחת לחלון, ובחדרים שאין בהם חלונות, ליד הדלת המובילה לחלל הפנוי, או לכיוון חדרים קרירים יותר. בשל הצינור הארוך, אולי, סידור זה מעט יקר יותר מסידור גופי החימום לאורך הדפנות הפנימיות, אך היתרונות, זרימת האוויר ובקשר לכך גם סידור הטמפרטורה משמעותיים הרבה יותר. (איור 3)

איור 3 — זרימת אוויר סביב גוף החימום.

מבחר גופי חימום

לאחר התכנון, בהמשך הבחירה בסוג גופי החימום וקביעת משטחי החימום הנדרשים. לחימום מים חמים, גופי החימום המתאימים ביותר הם רדיאטורים מפלדה. אנשים רבים נרתעים משימוש ברדיאטורים אלו, כביכול מכיוון שהם ניזוקים ממים ודולפים במהירות. עם זאת, זה קורה רק כאשר מים מנוקזים לעיתים קרובות ולא מוצדקת מהמערכת, או כאשר הרדיאטור נותר ללא מים במשך זמן רב לאחר ניקוז המים. בשימוש רגיל, החיים של רדיאטורים מפלדה זהים בערך לזה של רדיאטורים מברזל יצוק. רדיאטורים מברזל יצוק אינם המתאימים ביותר לחימום מים חמים מלכתחילה מכיוון שהם מאוד יקרים וגם כי יש להם משקל עצמי גדול. מבחינת ביצועים תרמיים, שני סוגי הרדיאטורים זהים.

רדיאטורים מאלומיניום הם בין גופי החימום המודרניים ביותר (אלותרם, רדל). המאפיינים התרמיים של רדיאטורים אלה נוחים מאוד, המשקל שלהם נמוך, יש להם מראה חיצוני יפה ומודרני מאוד. החיבור שלהם נעשה עם אוגנים משורשרים. בעת חיבור הרדיאטור, כדי לא ליצור אלמנט גלווני ובקשר זה קורוזיה, יש לבודד את הראשים והפירים של הברגים באמצעות מבודד חשמלי.

חיבור פריטי רדיאטור

יש להשתמש ברדיאטורים מפלדה רחבים רק אם שימוש ברדיאטורים רגילים (מ- 150 mm) יביא לרדיאטור ארוך מאוד. רדיאטורים מפלדה זמינים מסחרית עם פריטים 5 - 10 ​​​​-15 - 20 מרותכים יחד. אם נדרשים יותר מ-20 פריטים לרדיאטור אחד, אז ga

עם יחידה של 5 או אולי של אלמנטים 10 באמצעות 5/4“ ברגים של רדיאטור ביניים עם הברגה שמאלית וימינה וקליגריט או קנטאור חומר איטום עם חומרי סיכה מומלצים. נקודת רתיחה מעל 100°C, או שמן גרפיט נדרש מפתח מיוחד להרכבת האלמנטים

רדיאטורים העשויים מברזל יצוק כמו גם רדיאטורים מפלדה מבנייה ישנה מורכבים על ידי אלמנטים ומהודקים עם ברגים ביניים. אם אנו קונים רדיאטורים יד שנייה, יש לבדוק ולבדוק אותם היטב לפני ההתקנה, במיוחד את הרכיבים של אלמנטים בודדים. עדיף לבדוק את מצב הסדין עם חפץ חד (למשל מגרד תלת קצוות), מכיוון שהיריעה המוחלשת תינוק בגלל הלחץ, כך שבדרך זו נחסוך מעצמנו אי נוחות נוספת.

בדיקת לחץ

רדיאטורים שהרכבנו בעצמנו, או רדיאטורים יד שנייה, חייבים להיבדק לפני ההתקנה. הבדיקה תתבצע בצורה הפשוטה ביותר אם נסגור קצה אחד של הרדיאטור עם פקקים ונמקם אותו על תקעים אלו. לאחר מכן אנו ממלאים לחלוטין את הרדיאטור במים וסוגרים את אחד הפתחים הנותרים עם מכסה הברגה, ומניחים צינור גומי עם חיבור צינור על הפתח השני. חבר את הקצה השני של צינור הגומי לרשת אספקת המים. אם, עקב הלחץ של רשת אספקת המים, לאחר 5 -10 mדקות, לא נבחין שהרדיאטור דולף, נוכל להתקין אותו. כאשר אין רשת מים, ניתן לייצר את הלחץ הנדרש מ-2-3 ב- עם משאבה ידנית.

ניתן להציב רדיאטורים על רגליים או על קונסולות, המוצמדות לקיר. הפתרון עם קונסולות טוב יותר, כי הוא לא מונע ניקוי מתחת לרדיאטור, ויש לו גם מראה אסתטי טוב יותר. לחיבור הקונסולה יש לקדוח חור בעומק 10 - 12cm בקיר כך שדפנות הפתח מקבילות או שהפתח ימשך לכיוון הקיר. על הפתח להישאר לפחות שתי שורות לא פגומות של לבנים. רדיאטור של אלמנטים 20 דורש שניים, ולאחד ארוך יותר - שלוש קונסולות.

מקור חום

משטח החימום הנדרש של הדוד נקבע על סמך סך החום הנדרש של הבניין (הדירה). נקבל את הגודל הזה על ידי הוספת כמויות החום הנדרשות לחדרים בודדים. במקרה של דוודים קטנים יותר, הנשרפים עם קוקה או פחם באיכות טובה יותר, ניתן לחשב זאת עם 10.000 קק“ל/שעה עבור משטח חימום 1 m2. לכן, אם נחלק את כמות החום הכוללת הנדרשת ב-10.000, נקבל בערך את משטח החימום הנדרש של הדוד. מומלץ, עם זאת, לקחת דוד עם ביצועים מעט גבוהים יותר מהמחושב.

סוג הדוד נקבע בעיקר לפי סוג הדלק. עבור קולה, דוודים קטנים מברזל יצוק הם המתאימים ביותר. דוודים עשויים פלדה וקונסטרוקציה מרותכת מתאימים יותר לשריפת דלקים שונים.

דוודים קטנים בדרך כלל יש משטח חימום של1,5 m2 (15.000קק“ל/שעה),2,14 m2(22.000קק”ל/שעה) i3.16 m2(32.000 קק“ל/שעה). לבניין המשפחה, המופיע בתמונה מס.4 כדוגמה, נדרש עיגול17.000קק”ל לשעה של חום כולל. בחרנו קולה לדלק. על פי כל הנתונים הנתונים, דוד עם משטח חימום של2,14 m2.

תְמוּנָה4— חום נדרש לבניין משפחתי.