Hoe kies je een boiler in termen van volume en vermogen?

Het onderwerp van dit artikel is de berekening van watervoorzieningsnetwerken in een privéwoning. Omdat een typisch watervoorzieningsschema voor een klein huisje niet erg ingewikkeld is, hoeven we niet de jungle van complexe formules in; de lezer zal echter een zekere mate van theorie moeten assimileren.

Fragment van het watervoorzieningssysteem van een woonhuis. Net als elk ander technisch systeem, heeft dit voorlopige berekeningen nodig.

Kenmerken van de bedrading van het huisje

Wat is eigenlijk het watervoorzieningssysteem in een privéwoning gemakkelijker dan in een flatgebouw (natuurlijk naast het totale aantal sanitaire voorzieningen)?

Er zijn twee fundamentele verschillen:

• Met warm water is het in de regel niet nodig om voor constante circulatie door stijgbuizen en verwarmde handdoekrekken te zorgen.

In de aanwezigheid van circulatie-inzetstukken wordt de berekening van het warmwatervoorzieningsnetwerk merkbaar gecompliceerder: de leidingen moeten niet alleen door het water dat door de bewoners is gedemonteerd, maar ook door de continu circulerende watermassa's zelf passeren.

In ons geval is de afstand van de sanitaire voorzieningen tot de ketel, kolom of aansluiting op de leiding klein genoeg om geen aandacht te besteden aan de snelheid van de warmwatervoorziening naar de kraan.

Belangrijk: voor degenen die nog geen circulatieschema's hebben gezien - in moderne appartementsgebouwen zijn stijgleidingen voor warm water in paren aangesloten. Vanwege het drukverschil in de verankeringen die door de borgring worden gecreëerd, wordt er continu water door de stijgbuizen gecirculeerd. Dit zorgt voor een snelle toevoer van warm water naar de mengkranen en het hele jaar door verwarming van verwarmde handdoekrekken in de badkamers.

De verwarmde handdoekhouder wordt verwarmd door continue circulatie door de heetwaterstijgleidingen.

• Het watervoorzieningssysteem in een woonhuis is verdeeld volgens een doodlopend schema, wat een constante belasting van bepaalde delen van de bedrading impliceert. Ter vergelijking: de berekening van het watertoevoerringnetwerk (waardoor elke sectie van het watertoevoersysteem kan worden gevoed door twee of meer bronnen) moet afzonderlijk worden uitgevoerd voor elk van de mogelijke aansluitschema's.

Andere parameters

De bovenstaande criteria voor het kiezen van een ketel zijn de belangrijkste, maar er zijn andere kenmerken die de keuze van een bepaald model kunnen beïnvloeden, zoals vakmanschap en materiaal, evenals de kosten van apparatuur. De meest duurzame tanks worden geacht van roestvrij staal te zijn gemaakt. Een belangrijk voordeel is de aanwezigheid van een uitneembare warmtewisselaar zodat je deze zelf kunt ontkalken. Koop geen apparaten met schuimrubber als isolatie, aangezien dit materiaal van zeer korte duur is. Bovendien is de prijs van een ketel direct afhankelijk van de fabrikant en het land waar de apparatuur is gemonteerd.

Het warmwatersysteem maakt uw huis comfortabel en gezellig. Dit is eenvoudig te realiseren met een kwaliteitswaterkoker. De keuze aan modellen is momenteel groot en na het berekenen van de nodige parameters kan iedereen apparatuur kiezen met een goede prijs-kwaliteitverhouding.

Wat vinden we

We moeten:

1. Schat het waterverbruik bij piekverbruik.
2. Bereken de doorsnede van de waterleiding die dit debiet kan leveren bij een acceptabel debiet.

Let op: het maximale waterdebiet waarbij het geen hydraulisch geluid genereert is ongeveer 1,5 m / s.

1. Bereken de kop aan de eindbevestiging. Als het onaanvaardbaar laag is, is het de moeite waard om de diameter van de pijpleiding te vergroten of een tussenpomp te installeren.

De lage druk op de eindmenger zal de eigenaar waarschijnlijk niet plezieren.

De taken zijn geformuleerd. Laten we beginnen.

Consumptie

Het kan ruwweg worden geschat aan de hand van de verbruikstarieven voor individuele sanitaire voorzieningen. Gegevens zijn, indien gewenst, gemakkelijk te vinden in een van de bijlagen bij SNiP 2.04.01-85; voor het gemak van de lezer presenteren we er een fragment uit.

Soort apparaat	Koud waterverbruik, l / s	Totaal verbruik van warm en koud water, l / s
Gieter	0,3	0,3
Toiletpot met kraan	1,4	1,4
Toilet met stortbak	0,10	0,10
Douchecabine	0,08	0,12
Bad	0,17	0,25
Wassen	0,08	0,12
Wastafel	0,08	0,12

In appartementsgebouwen wordt bij het berekenen van het verbruik de waarschijnlijkheidscoëfficiënt van het gelijktijdig gebruik van apparaten gebruikt. Het volstaat voor ons om het waterverbruik simpelweg op te sommen via apparaten die tegelijkertijd kunnen worden gebruikt. Laten we zeggen dat een gootsteen, een douchecabine en een toiletpot een totale stroom van 0,12 + 0,12 + 0,10 = 0,34 l / s geven.

Het waterverbruik via apparaten die gelijktijdig kunnen werken, wordt samengevat.

Welke boiler moet ik kiezen?

Boiler diagram.

Afhankelijk van de taak die aan u is opgedragen, kan de berekening van de ketel die bij u past op twee manieren worden gedaan. In het eerste geval wordt rekening gehouden met het opgeslagen watervolume en wordt de capaciteit van de warmtewisselaar en de stroomtoevoer berekend. In de tweede wordt het volume van een boiler berekend voor het opslaan van warmte die gedurende een bepaalde tijd wordt gegenereerd door een bron met een bepaald vermogen.

Het moet duidelijk zijn dat, ongeacht welke techniek u gebruikt, het accumulerend vermogen van water altijd wordt gekenmerkt door zijn warmtecapaciteit. Deze waarde is constant en is gelijk aan 4,187 kJ.kg / ° C. Dit betekent dat om bijvoorbeeld 1 kg water met 1 ° C te verwarmen, je een hoeveelheid warmte moet leveren gelijk aan 4,187 kJ. En daarvoor is 1.163 kWh nodig.

Elektrisch boilertoestel.

Heeft u bijvoorbeeld een boiler met een inhoud van 1000 liter en moet u het water verwarmen tot 50 ° C, dan wordt de warmte-energiebehoefte als volgt berekend: 1000 × 50 = 58 kWh.

Het vermogen van de warmtewisselaar is afhankelijk van het temperatuurverschil tussen het verwarmde en verwarmde water en van de warmteoverdrachtscoëfficiënt. Voor elke specifieke warmtewisselaar is de warmteoverdrachtscoëfficiënt individueel. Daarom kan er geen universele formule voor het berekenen van een boiler bestaan. En de gemakkelijkste manier om een ​​warmtewisselaar te kiezen, zijn de diagrammen die fabrikanten aangeven in de technische specificaties van hun boilers.

Als u zich deze simpele waarheid herinnert, kunt u overgaan tot het in overweging nemen van individuele kenmerken.

Standaard elektrisch boilertoestel

Boiler opslagtank diagram.

In ons land is het algemeen aanvaard dat een boiler en een boiler verschillende apparaten zijn. Maar in feite is het hele verschil dat de ketel een opslagtank heeft voor verwarming en opslag van warm water. Daarom worden ze in de technische literatuur "opslagboilers" genoemd. Boilers verschillen ook in warmtebron. Er zijn nu directe en indirecte verwarmingssystemen. Als het apparaat zelf warmte genereert met behulp van een thermo-elektrische verwarmer of een gasbrander, dan is dit een direct verwarmingssysteem. Indirecte verwarming vindt plaats door het verwarmingsmiddel dat door de verwarmingsketel tot een bepaalde temperatuur wordt aangevoerd. Meestal worden boilers voor opslag gebruikt, u kunt hun diagram zien in afbeelding 1.

Rekentabel voor een boiler.

Voordat u beslist over de aanschaf van een specifieke boiler, moet u alle parameters berekenen en rekening houden met de kenmerken van uw huis en de voorwaarden voor toekomstig gebruik. Zorg ervoor dat u de volgende parameters evalueert:

• staat van elektrische bedrading;
• mogelijke belasting van elektrische bedrading;
• beschikbaarheid van de mogelijkheid om verbinding te maken met gascommunicatie;
• bruikbaarheid van alle apparatuur die het huis bedient (inclusief waterpompen, indien aanwezig).

Installatie van een boiler (boiler).

Bovendien is het noodzakelijk om rekening te houden met het aantal mensen dat de boiler gaat gebruiken en om ongeveer te plannen hoeveel warm water ze elke dag zullen verbruiken. Daarna kunt u beginnen met het kiezen van een specifiek model.

Om een ​​boiler te kiezen die bij u past, moet u eerst de belangrijkste kenmerken ervan bepalen, namelijk:

• de meest geschikte energiebron;
• vereist volume verwarmd water;
• koelvloeistof verbruik;
• opwarmtijd.

Volgens deze parameters wordt de boiler berekend.

Energiebron voor het verwarmen van water

Verwarmingscircuit van de ketel.

Gas en elektriciteit worden gebruikt als de belangrijkste energiebronnen voor boilers. Er zijn ook meer exotische bronnen zoals zonnepanelen, maar die komen in ons land niet veel voor. Om een ​​nauwkeurige berekening uit te voeren, is het daarom noodzakelijk om de voor- en nadelen van gas en elektriciteit te vergelijken.

1. Elektrische boilers zijn verkrijgbaar in capaciteiten van 1 tot 6 kW. Het vermogen van een gasboiler begint vanaf 4 kW.
2. Gasboilers van het opslagtype hebben in de regel een grotere warmwatertank (tot 150 liter), terwijl elektrische boilers zelden groter zijn dan 100 liter.
3. De kosten van gas in Rusland zijn veel goedkoper dan elektriciteit.

Schema van een drukwaterverwarmingstoestel.

Het lijkt erop dat de keuze voor de hand ligt en dat er geen ingewikkelde berekeningen hoeven te worden gemaakt. Het kost ongeveer de helft van de tijd om 100-150 liter warm water te krijgen met een gasboiler dan met een systeem dat wordt aangedreven door elektriciteit. Maar elektrische apparaten hebben geen extra stroomlijnapparatuur nodig - een eenvoudig stopcontact is voldoende voor hen. Het is niet nodig om specialisten uit te nodigen om een ​​dergelijke ketel te installeren. Terwijl een gasboiler moet worden aangesloten op een gasleiding, die is niet in elk zomerhuisje aanwezig. Daarnaast is voor het veilig plaatsen van een gasgestookte boiler een schoorsteen nodig.

Het is onmogelijk om de prijzen voor ketels met verschillende stroombronnen te vergelijken. De kosten van elektrische systemen hangen voornamelijk af van het vermogen van het verwarmingselement en het volume van de tank. De prijs voor gasgestookte boilers wordt gevormd afhankelijk van het type verbrandingskamer. Ze zijn intern en extern. Installatie van apparatuur met een interne kamer vereist minimale inspanning en tijd. Maar dergelijke apparaten kosten ongeveer twee keer zoveel als ketels met een externe kamer.

Met nog een voorwaarde moet rekening worden gehouden. Gasketels kunnen de lucht aanzienlijk verwarmen. In de omstandigheden van zomerhuisjes en kleine kamers kan een dergelijke functie een echt probleem worden als u bijvoorbeeld een boiler in de keuken plaatst.

Daarom is het onmogelijk om eenduidige aanbevelingen te doen voor het kiezen van een ketel met een specifieke energiebron.

Dwarsdoorsnede

De berekening van de doorsnede van een watertoevoerleiding kan op twee manieren worden uitgevoerd:

1. Selectie volgens de waardetabel.
2. Berekend op basis van het maximaal toegestane debiet.

Selectie per tafel

Eigenlijk behoeft de tabel geen commentaar.

Nominale buisdoorlaat, mm	Verbruik, l / s
10	0,12
15	0,36
20	0,72
25	1,44
32	2,4
40	3,6
50	6

Voor een debiet van bijvoorbeeld 0,34 l / s is een DU15 buis voldoende.

Let op: DN (nominale doorlaat) is ongeveer gelijk aan de binnendiameter van de water- en gasleiding. Voor polymeerbuizen die zijn gemarkeerd met een buitendiameter, verschilt de binnenste hiervan ongeveer een stap: bijvoorbeeld een polypropyleen buis van 40 mm heeft een binnendiameter van ongeveer 32 mm.

Nominale boring is ongeveer gelijk aan de binnendiameter.

Debiet berekening

Berekening van de diameter van het watertoevoersysteem door het debiet van het water erdoorheen kan worden uitgevoerd met behulp van twee eenvoudige formules:

1. Formules voor het berekenen van de oppervlakte van een sectie langs zijn straal.
2. Formules voor het berekenen van het debiet door een bekende sectie bij een bekend debiet.

De eerste formule is S = π r ^ 2. In het:

• S is het vereiste dwarsdoorsnedegebied.
• π is pi (ongeveer 3,1415).
• r is de doorsnedestraal (de helft van de DN of de binnendiameter van de buis).

De tweede formule ziet eruit als Q = VS, waarbij:

• Q - consumptie;
• V is het debiet;
• S - dwarsdoorsnede.

Voor het gemak van berekeningen worden alle waarden omgerekend naar SI-meters, vierkante meters, meters per seconde en kubieke meters per seconde.

SI eenheden.

Laten we met onze eigen handen de minimale DN van de buis berekenen voor de volgende invoergegevens:

• Het debiet er doorheen is allemaal hetzelfde 0,34 liter per seconde.
• De stroomsnelheid die in de berekeningen wordt gebruikt, is de maximaal toegestane 1,5 m / s.

Laten we beginnen.

1. Het debiet in SI-waarden is gelijk aan 0,00034 m3 / s.
2. De doorsnede volgens de tweede formule moet minimaal 0.00034 / 1.5 = 0.00027 m2 zijn.
3. Het kwadraat van de straal volgens de eerste formule is 0,00027 / 3,1415 = 0,000086.
4. Neem de vierkantswortel van dit getal. De straal is 0,0092 meter.
5. Om DN of binnendiameter te krijgen, vermenigvuldigt u de straal met twee. Het resultaat is 0,0184 meter, of 18 millimeter. Zoals u gemakkelijk kunt zien, ligt het dicht bij dat van de eerste methode, hoewel het er niet precies mee samenvalt.

Energieverbruik

Nadat u een beslissing hebt genomen over de noodzaak om het volume van een indirecte verwarmingsketel te kopen en te berekenen, moet u berekenen hoeveel warm water nodig is voor een normaal bestaan. Laten we ons een gezin van 4 voorstellen en een gemiddelde dagelijkse analyse uitvoeren voor een week en een piekstudie (ochtend van de werkdag) van het warmwaterverbruik.

1. Wekelijkse analyse

• Om de afwas te doen, heb je ongeveer 5 liter warm water per minuut nodig. Er wordt rekening gehouden met de spoeltijd, deze is ongeveer 5 minuten. Ik was mijn borden twee keer per dag, we krijgen 50 liter warm water dat wordt gebruikt voor keukengerei per dag. We vermenigvuldigen met 7 dagen in totaal 350 liter per week.
• Elke persoon neemt 2-3 keer per week een bad, terwijl hij ongeveer 170 liter uitgeeft. 4 * 2,5 = 10 * 170 = 1700 liter in 7 dagen.
• Douche nog 4-5 keer gedurende 10 minuten met een debiet van ongeveer 12 l / min. 4,5 * 10 * 12 = 540 per gezinslid, respectievelijk voor alle 2160 liter per week.
• Kleine hygiëne (handen wassen, schoenen, huis schoonmaken) - ongeveer 10 liter per persoon per dag komt neer op 280 liter voor de onderzoeksperiode.

Totaal - 350 + 1700 + 2160 + 280 = 4490 liter per week. Laten we gasten toevoegen die binnenkwamen en voor het geval we een geschatte hoeveelheid van ongeveer 5000 liter per week krijgen. Maar de ketel telt in uren, je moet vertalen naar zijn eenheden. 5000/7/24 = 30 liter warm water per uur is het gemiddelde verbruik van een gezin van 4 personen.

Op basis van onze cijfers voor de verhouding tussen temperatuur en vermogen, verkrijgen we het vereiste gemiddelde stroomverbruik - 30 * 0,0375 = 1,125 kW / h.

Druk

Laten we beginnen met een paar algemene opmerkingen:

• Typische druk in de toevoerleiding voor koud water is van 2 tot 4 atmosfeer (kgf / cm2)​Het hangt af van de afstand tot het dichtstbijzijnde gemaal of watertoren, op het terrein, de toestand van de leiding, het type afsluiters op de hoofdwatervoorziening en een aantal andere factoren.
• De absolute minimumdruk waardoor alle moderne sanitaire voorzieningen en huishoudelijke apparaten die water gebruiken, kunnen werken, is 3 meter​De instructie voor Atmor-doorstroomboilers zegt bijvoorbeeld direct dat de onderste reactiedrempel van de druksensor inclusief verwarming 0,3 kgf / cm2 is.

De druksensor van het apparaat wordt geactiveerd bij een druk van 3 meter.

Referentie: bij atmosferische druk komt 10 meter opvoerhoogte overeen met 1 kgf / cm2 overdruk.

In de praktijk is het bij een eindarmatuur beter om een ​​minimale opvoerhoogte van vijf meter te hebben. Een kleine marge compenseert de niet-verantwoorde verliezen in aansluitingen, afsluiters en het apparaat zelf.

We moeten de hoofdval berekenen in een pijpleiding met bekende lengte en diameter. Als het drukverschil corresponderend met de druk in de hoofdleiding en de drukval in het watervoorzieningssysteem meer dan 5 meter is, zal ons watervoorzieningssysteem feilloos functioneren.Als het minder is, moet u de diameter van de buis vergroten of deze openen door te pompen (de prijs hiervan zal overigens duidelijk hoger zijn dan de stijging van de kosten voor buizen als gevolg van een toename van hun diameter met één stap ).

Dus hoe wordt de berekening van de druk in het waterleidingnet uitgevoerd?

Hier is de formule H = iL (1 + K) geldig, waarin:

• H is de begeerde waarde van de drukval.
• i is de zogenaamde hydraulische helling van de pijpleiding.
• L is de lengte van de buis.
• K is een coëfficiënt die wordt bepaald door de functionaliteit van het watervoorzieningssysteem.

De eenvoudigste manier is om de K.

Het is gelijk aan:

• 0,3 voor huishoudelijke en drinkdoeleinden.
• 0.2 voor industriële of brandbestrijding.
• 0,15 voor brand en productie.
• 0,10 voor een brandweerman.

Op de foto is er een bluswatervoorzieningssysteem.

Er zijn geen bijzondere moeilijkheden bij het meten van de lengte van de pijpleiding of zijn sectie; maar het concept van hydraulische voorspanning vereist een aparte discussie.

De waarde ervan wordt beïnvloed door de volgende factoren:

1. De ruwheid van de buiswanden, die weer afhankelijk is van hun materiaal en ouderdom. Kunststoffen hebben een gladder oppervlak dan staal of gietijzer; Bovendien raken stalen buizen na verloop van tijd overwoekerd door kalkaanslag en roest.
2. Pijp diameter. De omgekeerde relatie werkt hier: hoe kleiner deze is, hoe meer weerstand de pijpleiding heeft tegen de beweging van water erin.
3. Debiet. Met zijn toename neemt ook de weerstand toe.

Enige tijd geleden was het nodig om extra rekening te houden met hydraulische verliezen op kleppen; moderne kogelkranen met volledige doorlaat creëren echter ongeveer dezelfde weerstand als een buis en kunnen daarom veilig worden genegeerd.

Een open kogelkraan heeft bijna geen weerstand tegen de stroming van water.

Het is erg problematisch om zelf de hydraulische helling te berekenen, maar dat is gelukkig niet nodig: alle benodigde waarden zijn te vinden in de zogenaamde Shevelev-tabellen.

Om de lezer een idee te geven van wat er op het spel staat, presenteren we een klein fragment van een van de tafels voor een kunststof buis met een diameter van 20 mm.

Verbruik, l / s	Stroomsnelheid, m / s	1000i
0,25	1,24	160,5
0,30	1,49	221,8
0,35	1,74	291,6
0,40	1,99	369,5

Wat is de 1000i in de meest rechtse kolom van de tabel? Dit is slechts de hydraulische hellingswaarde per 1000 strekkende meter. Om de waarde van i voor onze formule te krijgen, volstaat het om deze te delen door 1000.

Laten we de drukval berekenen in een buis met een diameter van 20 mm met een lengte van 25 meter en een debiet van anderhalve meter per seconde.

1. We zoeken de bijbehorende parameters in de tabel. Volgens haar gegevens is 1000i voor de beschreven condities 221,8; i = 221,8 / 1000 = 0,2218.

De tafels van Shevelev zijn sinds de eerste publicatie vele malen herdrukt.

1. Vervang alle waarden in de formule. H = 0,2218 * 25 * (1 + 0,3) = 7,2085 meter. Met een druk bij de inlaat van het watertoevoersysteem van 2,5 atmosfeer bij de uitlaat, zal deze 2,5 - (7,2 / 10) = 1,78 kgf / cm2 zijn, wat meer dan voldoende is.

Aansluiting van een indirecte verwarmingsketel met recirculatie

Het leidingwerk voor diverse typen indirecte verwarmingsketels met recirculatie wordt volgens tekening uitgevoerd. Bij het kiezen van componenten is het belangrijk om rekening te houden met de kenmerken van een huisverwarmingssysteem.

Om het watercircuit naar de ketel te leiden, kunnen de volgende 3 installatiesystemen worden gebruikt:

1. Installatie van driewegkleppen.
2. Installatie van een dubbele circulatiepomp.
3. Regeling door middel van hydraulische pijlen.

Het gebruik van vloeistofrecirculatiesystemen verhoogt de prestaties van verwarmingssystemen aanzienlijk en verhoogt de efficiëntie bij het verwarmen van vloeistof en kamers uit boilers.

Bij het installeren van indirecte wikkelsystemen met driewegkleppen moet er rekening mee worden gehouden dat deze methode bedoeld is voor tanks met een grotere verplaatsing. Bij het ontwikkelen van een dergelijk systeem wordt berekend hoe de installatie van een tweecircuitverwarmingstype zal worden uitgevoerd.

De ketel aansluiten op de ketelapparatuur

Het bewaken van informatie over de watertemperatuur is erg belangrijk.In een situatie waarin het water in de tanks van ketels een ingestelde verwarmingstemperatuur heeft die veel hoger is dan in de verwarmingscircuits van verwarmingssystemen zelf, kan dit leiden tot een onjuiste werking van alle apparatuur.

Dit voorkomt dat wordt omgeschakeld naar het verwarmen van de verwarmingskringen. Er zijn ook mogelijkheden om indirecte verwarmingsketels met twee circuits te installeren. De selectie van de vereiste optie hangt ook af van het water in het watertoevoersysteem. In een situatie waarin de vloeistof in het hoofdkanaal een hoge mate van stijfheid heeft, is het beter om de installatie van systemen met driewegkleppen te gebruiken, omdat tweecircuitsystemen snel kunnen kapot gaan door blokkades.