เครื่องทำความร้อนส่วนกลาง — การออกแบบ การคำนวณ และหม้อน้ำ

หมายเหตุด้านความปลอดภัย: นี่เป็นข้อความทางการศึกษาที่เก็บไว้จาก 2018 และไม่ใช่โครงการหรือคำแนะนำในการติดตั้งระบบทำความร้อนแบบอิสระ การคำนวณ การเลือกอุปกรณ์ การติดตั้ง การทดสอบ และการทดสอบการใช้งานควรได้รับความไว้วางใจจากนักออกแบบและผู้รับเหมาที่มีคุณสมบัติเหมาะสม ตามกฎระเบียบที่ถูกต้องและเอกสารประกอบของผู้ผลิต

ความต้องการในการทำความร้อนโดยรวมของอาคารก็ได้รับผลกระทบจากขอบเขตของอาคารเช่นกัน ตรวจสอบ หน้าต่างไม้, หน้าต่างไม้-อลูมิเนียม และ บริการ หรือส่ง ขอใบเสนอราคา.

การทำความร้อนอพาร์ทเมนต์ขนาดใหญ่และอาคารครอบครัวด้วยเตาแบบดั้งเดิมไม่ใช่งานอดิเรกในฤดูหนาวที่น่าพึงพอใจที่สุด การทำความร้อนในลักษณะนี้ไม่เป็นที่พอใจไม่เพียงเพราะมันสร้างงานในการบำรุงรักษาเตาเท่านั้น แต่ยังเป็นเพราะคุณต้องเตรียมเชื้อเพลิง จุดไฟ ทำความสะอาดขี้เถ้า และในระหว่างงานทั้งหมดนี้ อพาร์ทเมนต์จะสกปรกกว่าปกติ นอกจากข้อเสียเหล่านี้แล้ว การทำความร้อนด้วยเตายังไม่ตรงตามข้อกำหนดของที่อยู่อาศัยสมัยใหม่ ทั้งในด้านสุนทรียภาพหรือในแง่ของความสม่ำเสมอของการกระจายอุณหภูมิ จากข้อเท็จจริงเหล่านี้ จึงไม่น่าแปลกใจที่ไม่เพียงแต่ในอาคารใหม่ที่เป็นเจ้าของทางสังคมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงอาคารครอบครัวพิเศษด้วย ปัจจุบันมีการใช้ระบบทำความร้อนส่วนกลาง

รูปแบบการทำความร้อนและหลักการทำงาน

อุปกรณ์ทำความร้อนส่วนกลาง (รูปที่ 1) ประกอบด้วยระบบ: หม้อไอน้ำ องค์ประกอบความร้อน และท่อ จุดสูงสุดของระบบนี้คือถังขยาย ระบบทั้งหมดเต็มไปด้วยน้ำ หากเราเผาในหม้อไอน้ำ น้ำจะร้อนขึ้นและเนื่องจากความถ่วงจำเพาะที่ต่ำกว่า น้ำจึงเพิ่มขึ้น และน้ำร้อนจะถูกแทนที่ด้วยน้ำที่เย็นลงในองค์ประกอบความร้อน (ดังนั้นจึงมีความถ่วงจำเพาะสูงกว่า) น้ำที่ไหลขึ้นผ่านท่อไปยังองค์ประกอบความร้อน ที่นั่นระบายความร้อนออกไป เย็นลงและกลับสู่หม้อไอน้ำ

รูปภาพ 1 — อุปกรณ์สำหรับทำความร้อนส่วนกลาง

ด้วยเหตุนี้ เนื่องจากความแตกต่างในน้ำหนักเฉพาะของน้ำเย็นและน้ำร้อนในระบบ จึงมีการสร้างการไหลแบบปิดอย่างต่อเนื่อง ซึ่งช่วยให้สามารถจ่ายความร้อนจำนวนหนึ่งไปยังองค์ประกอบความร้อนได้

แรงที่ช่วยให้น้ำไหลเวียนเนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิ - โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อให้ความร้อนเพียงระดับเดียว - มีขนาดเล็กมาก ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องกำหนดขนาดอุปกรณ์ตามการคำนวณอย่างรอบคอบและแม่นยำ ในทางปฏิบัติมักเกิดขึ้นที่อุปกรณ์ต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับอพาร์ทเมนต์ขนาดเล็กและแต่ละห้อง ได้รับการออกแบบอย่างรวดเร็วและอิงตามข้อมูลจากประสบการณ์ ไม่ต้องสงสัยเลยว่าบางครั้งระบบทำความร้อนส่วนกลางสามารถนำมาใช้ได้สำเร็จในลักษณะนี้ แต่โดยทั่วไปแล้วระบบจะไม่ทำงานอย่างไม่มีที่ติและข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นจะยากต่อการแก้ไขในภายหลัง 

นั่นคือเหตุผลว่าทำไมเราจึงต้องไม่เสียใจกับความพยายามในการสร้างการคำนวณและโครงการที่จำเป็น เพราะมันจะต้องให้ผลตอบแทนอย่างแน่นอน เราต้องไม่มองข้ามความจริงที่ว่าระบบเช่นนี้ควรจะใช้งานได้ตลอดชีวิต

การคำนวณปริมาณความร้อนที่ต้องการ

งานแรกในระหว่างการออกแบบคือการคำนวณปริมาณความร้อนที่ต้องการเพื่อให้ความร้อนในห้องที่ต้องการ ปริมาณความร้อนที่ต้องการเพื่อให้ความร้อนตรงกับการสูญเสีย การสูญเสียความร้อนขึ้นอยู่กับความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิภายนอกและอุณหภูมิของห้องที่จะให้ความร้อน กับค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนของพื้นผิวเหล่านั้นที่กั้นห้องที่สังเกตไว้ เช่นเดียวกับขนาดของพื้นผิวเหล่านี้

ควรทำการคำนวณแยกกันสำหรับแต่ละพื้นผิวที่มีค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนที่แตกต่างกัน และอุณหภูมิภายนอกและภายในแตกต่างกัน ผลรวมของผลลัพธ์บางส่วนที่ได้รับในลักษณะนี้จะให้ปริมาณความร้อนในห้องที่ต้องการทั้งหมด (สำหรับผู้ที่ไม่เต็มใจที่จะคำนวณ เราทราบว่าต้องใช้การคำนวณขั้นพื้นฐานเท่านั้น)

ปริมาณความร้อนที่ต้องการคำนวณโดยใช้แบบฟอร์ม:

Q=F * k (tb - หา)

อยู่ที่ไหน:

Q - ปริมาณความร้อนที่ห้องสูญเสียไป, กิโลแคลอรี/ชั่วโมง;

F - พื้นผิว (ผนัง หน้าต่าง ประตู พื้น เพดาน) ที่ความร้อนผ่านไป m2;

k - สัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนสำหรับพื้นผิวที่สังเกตได้, kcal/m2°C

tb - อุณหภูมิห้องภายในที่ต้องการ °C

tk - อุณหภูมิภายนอกของพื้นผิวที่สังเกตได้ °C

รูป 2 — ตัวอย่างการคำนวณปริมาณความร้อนที่ต้องการ

ตัวอย่างการคำนวณห้อง

เพื่อภาพรวมที่ดีขึ้นของขั้นตอนการคำนวณ เราจะยกตัวอย่างในทางปฏิบัติ ภารกิจคือการคำนวณปริมาณความร้อนที่ต้องการสำหรับอาคารที่พักอาศัยจากภาพที่ 1 2. ข้อมูลทางเทคนิค ได้แก่ ผนังกั้นอิฐพรุน ขนาด 10 cm ฉาบทั้งสองด้าน ความหนาของผนังหลัก 38 cm ฉาบทั้งสองด้าน ประตูกระจกบานเดียว หน้าต่างคู่ โครงไม้ เพดานมีคานไม้ทั้งสองด้านปูด้วยแผ่นกระดาน และเหนือเพดานเป็นห้องใต้หลังคาปิด ด้านล่างพื้นเป็นดิน อุณหภูมิภายนอกต่ำสุดที่คาดหวัง - 20°C การถ่ายเทความร้อนผ่านหน้าต่างด้านนอก:

พื้นผิว: F =1,5 x 2 = 3 m2

สัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน: k = 3,5

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

Q=3 x 3,5 x 40 = 420 กิโลแคลอรี/ชั่วโมง

ทางความร้อนผ่านผนังหลักด้านนอก:

พื้นที่: F = 3 h 4 - พื้นที่หน้าต่าง = 12 - 3 = 9 m2

Q = 9 ชม. 1,3 x 40 = 468 กิโลแคลอรี/ชั่วโมง

การถ่ายเทความร้อนผ่านประตูสู่ห้องโถง:

พื้นผิว: F = 0,9 x 2 = 1,8 m2

k = 3

ความแตกต่างของอุณหภูมิ: tb = 20°C; ทีเค =16°C, tb - ทีเค = 20 - 16 = 4°C

Q =1,8 ชม. 3 ชม. 4 = 21,6 กิโลแคลอรี/ชั่วโมง

การส่งผ่านความร้อนผ่านผนังไปยังห้องโถง:

พื้นที่: F = 3 x 3,5 - บริเวณประตู = 10,5 - 1,8 = 8,7m2

k = 1,6

ความแตกต่างของอุณหภูมิ: tb - tk = 40°C

Q = 8,7 x 1,6 x 4 = 55,7 กิโลแคลอรี/ชั่วโมง

การถ่ายเทความร้อนผ่านผนังไปยังห้องสุขา:

พื้นผิว: F = 1,5 x 3 = 4,5m2

k = 1,6

ความแตกต่างของอุณหภูมิ: tb - tk = 2°C

Q = 4,5 ชม. 1,6 ชม. 2 = 14,2 กิโลแคลอรี/ชั่วโมง

การถ่ายเทความร้อนผ่านผนังไปยังห้องน้ำ:

พื้นผิว: F = 1,9 x 3 = 5,7m2

k = 1,6

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

ในกรณีนี้ ความร้อนจะผ่านจากห้องน้ำไปยังห้อง กล่าวคือ ไม่ใช่การสูญเสียความร้อน แต่เป็นความร้อนที่เพิ่มขึ้น ดังนั้น ค่านี้จึงควรลบออกจากความร้อนที่ต้องการทั้งหมด

Q = 5,7 ชม 1,6 x (-4) = -36,5

l อุณหภูมิแต่ละห้องไม่มีความแตกต่าง จึงไม่มีการถ่ายเทความร้อน จึงไม่จำเป็นต้องคำนวณ

ทางความร้อนผ่านเพดาน:

พื้นผิว: F = 3,5 x 4 =15 m2

k = 1,5

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

Q =15 ชม. 1,5 x 32 = 720 kcaI/ชั่วโมง

ทางความร้อนผ่านพื้น:

พื้นผิว: F = 15m2

k = 1,5

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

Q = 15 x 1,5 x 22 = 495 กิโลแคลอรี/ชั่วโมง

ความร้อนที่ต้องการทั้งหมด:

420

468

21,6

55,7

14,2

720

495

-–––––

2194,5 กิโลแคลอรี/ชั่วโมง

ค่าที่ได้รับในลักษณะนี้ควรเพิ่มขึ้นตามค่าเผื่อ เช่น ค่าเผื่อสำหรับด้านข้างของโลก ค่าเผื่อสำหรับลม และค่าเผื่อการหยุดชะงักของความร้อน

อุปกรณ์เสริมลม:

พื้นที่ปกติ: มีผนังด้านนอกด้านเดียวพร้อมช่องเปิด:

10% มีผนังด้านนอกหลายช่องพร้อมช่องเปิด: 15%

บริเวณที่มีลมแรง: ผนังด้านนอกด้านหนึ่งมีช่องเปิด:

20% มีผนังด้านนอกหลายช่องพร้อมช่องเปิด: 25%.

อุปกรณ์เสริมการหยุดชะงักของความร้อน:

คาดว่าจะเกิดการหยุดชะงักในการให้ความร้อนตั้งแต่ 8 - 12 ชั่วโมงต่อวัน: 15%.

คาดว่าจะเกิดการหยุดชะงักในการให้ความร้อนตั้งแต่ 12 - 16 ชั่วโมงต่อวัน: 25%.

ส่วนเพิ่มเติมของโลก

การวางแนวตะวันตกเฉียงเหนือ: 5%.

ทิศเหนือ: 10%.

ห้องในตัวอย่างนี้ตั้งอยู่ในพื้นที่ที่มีลมพัดปกติ โดยหันไปทางทิศเหนือ ดังนั้นค่าที่ได้รับจึงควรบวกเพิ่มสองครั้ง 10% เช่น รวม 20%.

เราจะไม่นับค่าเผื่อการหยุดชะงักของความร้อน เนื่องจากมีความต่อเนื่องน้อยกว่า

2194,5

+438,9 (20%)

-———————

2633,4

จากค่านี้ ควรหักปริมาณความร้อนที่ได้รับจากผนังไปยังห้องน้ำ:

2633,4

- 36,5

-————

2596,9

ดังนั้น ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการทำความร้อนห้องคือ Q = 2597 kcal/hour

การออกแบบระบบ

ก่อนอื่น เมื่อออกแบบ คุณควรวาดฐานของด้านข้างตามมาตราส่วน 1:100 หรือถ้าเป็นไปได้ 1:50 องค์ประกอบความร้อนจะต้องวางไว้ใต้หน้าต่าง และในห้องที่ไม่มีหน้าต่าง ติดกับประตูที่นำไปสู่พื้นที่ว่าง หรือในห้องที่เย็นกว่า เนื่องจากท่ออาจยาวกว่า การจัดเรียงนี้จึงค่อนข้างแพงกว่าการจัดเรียงตัวทำความร้อนตามแนวผนังด้านใน แต่ข้อดี การไหลของอากาศ และการจัดอุณหภูมิก็มีความสำคัญมากกว่ามาก (รูป 3)

รูป 3 — การไหลเวียนของอากาศรอบๆ ตัวทำความร้อน

ตัวเลือกองค์ประกอบความร้อน

หลังจากการออกแบบ จะต้องเลือกประเภทขององค์ประกอบความร้อนและการกำหนดพื้นผิวทำความร้อนที่ต้องการ สำหรับการทำความร้อนด้วยน้ำร้อน องค์ประกอบความร้อนที่เหมาะสมที่สุดคือหม้อน้ำเหล็ก หลายๆ คนลังเลที่จะใช้หม้อน้ำเหล่านี้ เนื่องจากถูกน้ำเสียหายและรั่วซึมอย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้จะเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อน้ำระบายออกจากระบบบ่อยครั้งและไม่เหมาะสม หรือเมื่อหม้อน้ำถูกปล่อยทิ้งไว้โดยไม่มีน้ำเป็นเวลานานหลังจากการระบายน้ำ ภายใต้การใช้งานปกติ อายุการใช้งานของหม้อน้ำเหล็กจะใกล้เคียงกับหม้อน้ำเหล็กหล่อ หม้อน้ำเหล็กหล่อไม่เหมาะที่สุดสำหรับการทำความร้อนด้วยน้ำร้อนตั้งแต่แรก เนื่องจากมีราคาแพงมากและยังมีน้ำหนักตายมากอีกด้วย ในแง่ของประสิทธิภาพการระบายความร้อน หม้อน้ำทั้งสองประเภทจะเหมือนกัน

หม้อน้ำอะลูมิเนียมเป็นหนึ่งในตัวทำความร้อนที่ทันสมัยที่สุด (Alutherm, Radal) ลักษณะทางความร้อนของหม้อน้ำเหล่านี้ดีมากน้ำหนักของตัวเองต่ำมีรูปลักษณ์ภายนอกที่สวยงามและทันสมัยมาก การเชื่อมต่อทำด้วยหน้าแปลนเกลียว เมื่อเชื่อมต่อหม้อน้ำเพื่อไม่ให้สร้างองค์ประกอบไฟฟ้าและในการเชื่อมต่อนี้การกัดกร่อนหัวและเพลาของสกรูควรหุ้มฉนวนด้วยฉนวนไฟฟ้า

การเชื่อมต่อบทความหม้อน้ำ

ควรใช้หม้อน้ำเหล็กหน้ากว้างเฉพาะในกรณีที่ใช้หม้อน้ำปกติ (ตั้งแต่ 150 mm) จะส่งผลให้หม้อน้ำยาวมาก หม้อน้ำเหล็กมีจำหน่ายทั่วไปโดยมี 5 - 10 ​​​​-15 - 20 ที่เชื่อมเข้าด้วยกัน หากต้องใช้มากกว่า 20 บทความสำหรับหม้อน้ำหนึ่งตัว ดังนั้น ga

สามารถขยายได้ด้วยยูนิต 5 หรืออาจเป็นขององค์ประกอบ 10 โดยใช้ 5/4“ สกรูหม้อน้ำตัวกลางพร้อมเกลียวซ้ายและขวาและคลิงเจอไรต์หรือน้ำยาซีลเซนทอร์ แนะนำให้หล่อลื่นสกรูด้วยจาระบีกันน้ำที่มีจุดเดือดด้านบน 100°C หรือน้ำมันกราไฟท์ ต้องใช้กุญแจพิเศษในการติดตั้งส่วนประกอบ

หม้อน้ำที่ทำจากเหล็กหล่อและหม้อน้ำเหล็กในโครงสร้างเก่าประกอบขึ้นด้วยส่วนประกอบต่างๆ และยึดด้วยสกรูตัวกลาง หากเราซื้อหม้อน้ำมือสองจะต้องตรวจสอบอย่างละเอียดก่อนการติดตั้งโดยเฉพาะส่วนประกอบของแต่ละชิ้น วิธีที่ดีที่สุดคือตรวจสอบสภาพของแผ่นด้วยวัตถุมีคม (เช่น เครื่องขูดสามคม) เนื่องจากแผ่นที่อ่อนแอจะถูกเจาะเนื่องจากแรงกด ดังนั้นด้วยวิธีนี้เราจะช่วยตัวเองจากความไม่สะดวกเพิ่มเติม

การทดสอบแรงดัน

หม้อน้ำที่เราประกอบเองหรือหม้อน้ำมือสองจะต้องได้รับการทดสอบก่อนการติดตั้ง การทดสอบจะดำเนินการด้วยวิธีที่ง่ายที่สุดหากเราปิดปลายด้านหนึ่งของหม้อน้ำด้วยปลั๊กแล้ววางไว้บนปลั๊กเหล่านั้น จากนั้นเราเติมน้ำลงในหม้อน้ำให้เต็มและปิดช่องเปิดที่เหลืออีกช่องหนึ่งด้วยฝาเกลียว และวางท่อยางที่มีการเชื่อมต่อท่อไว้ที่ช่องเปิดอีกช่อง เชื่อมต่อปลายอีกด้านของท่อยางเข้ากับเครือข่ายจ่ายน้ำ เนื่องจากแรงดันของเครือข่ายการจ่ายน้ำ หลังจาก 5 -10 m นาที เราไม่สังเกตว่าหม้อน้ำรั่ว เราก็สามารถติดตั้งได้ ในกรณีที่ไม่มีโครงข่ายจ่ายน้ำ แรงดันที่ต้องการจาก 2-3 ที่ สามารถผลิตได้ด้วยปั๊มมือ

สามารถติดตั้งหม้อน้ำบนขาหรือบนคอนโซลซึ่งติดกับผนังได้ วิธีแก้ปัญหาด้วยคอนโซลจะดีกว่าเพราะไม่ได้ป้องกันการทำความสะอาดใต้หม้อน้ำและยังมีรูปลักษณ์ที่สวยงามยิ่งขึ้นอีกด้วย หากต้องการติดคอนโซล ควรเจาะรูที่มีความลึก 10 - 12cm บนผนังเพื่อให้ด้านข้างของช่องเปิดขนานกันหรือช่องเปิดยื่นไปทางผนัง อิฐที่ไม่เสียหายอย่างน้อยสองแถวจะต้องอยู่เหนือช่องเปิด หม้อน้ำขององค์ประกอบ 20 ต้องใช้สองชิ้น และสำหรับคอนโซลที่ยาวกว่า - สามคอนโซล

แหล่งความร้อน

พื้นผิวทำความร้อนที่ต้องการของหม้อไอน้ำจะพิจารณาจากความร้อนรวมที่ต้องการของอาคาร (อพาร์ตเมนต์) เราจะได้ขนาดนี้โดยเพิ่มปริมาณความร้อนที่ต้องการสำหรับแต่ละห้อง ในกรณีของหม้อไอน้ำขนาดเล็กซึ่งเผาด้วยโค้กหรือถ่านหินคุณภาพดีกว่า สามารถคำนวณในทางปฏิบัติได้ด้วย 10.000 kcal/ชั่วโมง สำหรับ 1 m2 พื้นผิวทำความร้อน ดังนั้นหากเราหารปริมาณความร้อนที่ต้องการทั้งหมดด้วย 10.000 เราก็จะได้พื้นผิวทำความร้อนที่ต้องการของหม้อไอน้ำโดยประมาณ อย่างไรก็ตาม ขอแนะนำให้ใช้หม้อไอน้ำที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าที่คำนวณไว้เล็กน้อย

ประเภทของหม้อไอน้ำจะขึ้นอยู่กับประเภทของเชื้อเพลิงเป็นหลัก สำหรับโค้ก หม้อต้มเหล็กหล่อขนาดเล็กเหมาะที่สุด หม้อไอน้ำที่ทำจากเหล็กและโครงสร้างแบบเชื่อมเหมาะสำหรับการเผาไหม้เชื้อเพลิงชนิดต่างๆ

หม้อไอน้ำขนาดเล็กมักจะมีพื้นผิวทำความร้อนที่ 1,5 m2 (15.000 kcal/hour), 2,14 m2 (22.000 kcal/hour) และ 3.16 m2 (32.000 กิโลแคลอรี/ชั่วโมง) สำหรับอาคารครอบครัว ตามภาพหมายเลข 4 ดังตัวอย่าง ต้องใช้ความร้อนรวม 17.000 ​​​​kcal/ชั่วโมง แบบปัดเศษ เราเลือกโค้กเป็นเชื้อเพลิง จากข้อมูลที่ให้มาทั้งหมด จำเป็นต้องมีหม้อไอน้ำที่มีพื้นผิวทำความร้อน 2,14 m2.

รูป 4 — ความร้อนที่จำเป็นสำหรับอาคารครอบครัว