لحل هذه المشكلة بشكل صحيح وتحديد عدد أقسام مشعات التدفئة المطلوبة (ثنائية المعدن، فولاذية، حديد زهر، إلخ)، من الضروري إجراء حساب موثوق به بناءً على مساحة الغرفة. باستخدام الآلة الحاسبة الإلكترونية أدناه.
أدخل مخطط توصيل الرادياتير في الحاسبة الإلكترونية
عند بناء أي مبنى، يُعد حساب سعة مشعات التدفئة وتحديد حجم المبادل الحراري من الاعتبارات المهمة. ويواجه أصحاب المنازل المشكلة نفسها عند استبدال المشعات.
في هذه المقالة، سنستكشف جميع أنواع أجهزة الحمل الحراري المختلفة ونحسب أداء المشع بناءً على المساحة باستخدام صيغة، دون الحاجة إلى آلة حاسبة.
تفاصيل حسابات التسخين
يُعدّ تصميم المشعات ذات المسافة القياسية بين أجزائها 50 سم من التصاميم الشائعة لتدفئة المباني. ويتأثر ناتج الحرارة من كل جزء بنوع المادة المصنوع منها.
- حديد الزهر - 120 واط؛
- الفولاذ - 90؛
- الألومنيوم - 180؛
- مادة ثنائية المعدن - 190.
لكن هذه القيم هي قيم متوسطة، وفي الحياة الواقعية تتأثر بظروف التشغيل وحجم الغرفة ودرجة تسخين المياه عند الإمداد والمخرج؛ فكلما انخفضت درجة التسخين، انخفض انتقال الحرارة.
لذلك، لحساب ناتج الحرارة لمشع التدفئة في ظل ظروف معينة، من الضروري معرفة فرق درجة الحرارة في الخط الرئيسي - وهذا هو قيمة الفرق في درجة الحرارة بين الهواء في الغرفة وجهاز التدفئة.
درجة الحرارة داخل الجهاز هي المتوسط الحسابي لدرجتي حرارة الماء الداخل والماء الخارج. ويمكن حساب فرق درجة الحرارة باستخدام آلة حاسبة عبر الإنترنت أو باستخدام الصيغة التالية:
DT = (T العرض + T العودة) / 2 - T الغرفة، حيث:
DT — فرق درجة الحرارة
توضح ورقة بيانات الجهاز فرق درجة الحرارة المحسوب، الموجود بجوار تصنيف الطاقة. على سبيل المثال: 2000 واط، 90/70 (للتزويد والعودة). هذا يعني أنه عند تبريد الماء من 90 إلى 70 درجة، يكون الناتج الحراري للمُسخّن الحراري 2000 واط.
عند تركيب هذا الجهاز على نظام ذي درجة حرارة منخفضة أو متوسطة، ستكون كمية الحرارة الناتجة أقل من القيمة المذكورة، ويجب إعادة حسابها. يمكن القيام بذلك باستخدام حاسبة إلكترونية أو الصيغة التالية:
Pf=Pn x (DTf / DTn) مرفوعة للأس 1/3، حيث:
- Pf و Pn — القدرة الحرارية الفعلية والقياسية بالواط؛
- يمثل DTf و Dtn الفرق الفعلي والفرق القياسي في درجة الحرارة.
في غرفة مُدفأة، يتوافق مؤشر الضغط القياسي مع 20 درجة.
يبلغ متوسط استهلاك الحرارة لكل متر مربع 60-150 كيلوواط، وذلك تبعًا للظروف المناخية والطابق الذي تقع فيه الغرفة المُدفأة. إذا لم تُدخل هذه القيمة في خانة "الطاقة الحرارية المُقدّرة لكل متر مربع"، فسيفترض النظام متوسطًا قدره 100 واط.
أنواع المبادلات الحرارية
مشعاع التدفئة هو جهاز يتكون من أجزاء مدمجة في وحدة واحدة، يتدفق عبرها سائل تبريد ساخن، عادةً ما يكون ماءً. الجزء عبارة عن عنصر إشعاعي، وعادةً ما يكون هيكلاً مصبوباً ذا أنبوبين، قادر على إشعاع الحرارة التي تنتقل إلى الهواء المحيط، مما يخلق جواً مريحاً في الشقة.
تُصمَّم وحدات التدفئة إما على شكل ألواح أو وحدات مقطعية. كما توجد أيضاً فتحات تهوية - وهي عبارة عن عنصر أنبوبي كبير القطر - أو ملف حلزوني مُشكَّل (مثل مجفف المناشف في الحمام) يتم تركيبها في النظام.
تتوفر أجهزة التدفئة بمواد متنوعة، منها الفولاذ والحديد الزهر والألومنيوم والنحاس. أما قطع الحديد الزهر التي اعتدنا رؤيتها في منازلنا، فتحتاج إلى طلاء للحفاظ على مظهرها.
يرجى الملاحظة! هناك أجهزة تسخين كهربائية - تتكون من غلاف يحتوي على عنصر تسخين في الداخل، ومجهز بمنظم حرارة مع مقياس درجة ومصابيح LED.
حديد الزهر
تُعدّ منتجات الحديد الزهر الأكثر شيوعاً؛ فهي تتميز بشكلها وتصميمها البسيطين. ويمكن تثبيتها على الحائط أو وضعها بشكل مستقل.
هذه الهياكل الضخمة، المصنعة باستخدام تقنية الصب، تحتفظ بالحرارة لفترة طويلة وتوفر التشغيل الأكثر فعالية من حيث التكلفة.
الإيجابيات:
- ينقل الحرارة بشكل جيد؛
- مقاوم للتآكل؛
- متينة، تدوم لمدة 30 عامًا على الأقل؛
- لا أهتم كثيراً بجودة المياه.
السلبيات:
- ثقيل، يصعب تركيبه؛
- تصميم سيء.
فُولاَذ
تكون المبادلات الحرارية الفولاذية إما لوحية أو أنبوبية.
تُصنع ألواح التبريد من معدن بسماكة 1.5 مم، مما يُقلل من سعتها الحرارية. هذه الميزة تُتيح ضبط درجة الحرارة بسرعة. تتميز هذه الألواح بكفاءتها العالية، حيث تصل كفاءتها إلى 75%. من مزاياها انخفاض تكلفتها وسهولة استخدامها. أما عيبها فهو ضعف مقاومتها للتآكل.
تتمتع الأنواع الأنبوبية بجميع مزايا النوع اللوحي، ولكن على عكسها، فإنها تتمتع بمستوى ضغط أعلى يتراوح بين 9 و 16 بار، بينما يبلغ مستوى الضغط في الأنواع الأولى 7-9 بار. كما أن قدرة التسخين (120-1600 واط) وتسخين المياه (120 واط) متماثلة في كلا النموذجين.
تتوفر مجموعة واسعة من مشعات الصلب بأحجام (أطوال) متنوعة، مما يسمح لك باختيار واحدة لأي منطقة.
الألومنيوم
يُنصح باستخدام مبادلات حرارية مصنوعة من الألومنيوم في المباني الخاصة ذات أنظمة التدفئة المستقلة. هذا الطراز غير مُصمم للاستخدام في أنظمة التدفئة المركزية، لأنه عرضة للتلف بسبب استخدام سائل نقل حرارة رديء الجودة. تُسوّق هذه المبادلات في روسيا من قِبل شركة ريفارا.
تتوفر بطاريات الألومنيوم بأشكال مصبوبة ومبثوقة:
- القوالب - تحتوي على عدة حجرات، وهي متينة، بجدران أكثر سمكًا وقنوات واسعة للمياه؛
- البثق - وفقًا لتقنية الإنتاج، يتم ضغط الجهاز ميكانيكيًا من سبيكة الألومنيوم، مما ينتج عنه منتج واحد، بينما لا يمكن زيادة عدد الأقسام.
تتميز مشعات الألمنيوم بالكامل بقدرة حرارية عالية، وخفة وزنها، وسهولة تركيبها. كما أنها تتمتع بمظهر جذاب. أما من حيث تحمل الضغط ودرجة الحرارة، فهي تضاهي المنتجات المصنوعة من الفولاذ.
تكمن نقاط ضعف هذه الأجهزة في الوصلات بين الأجزاء ووصلات الأنابيب، مما قد يؤدي إلى تسربات بعد انتهاء عمرها الافتراضي. علاوة على ذلك، فهي ليست مقاومة للصدمات، وعمرها الافتراضي يتراوح بين 3 و5 سنوات فقط.
ثنائي المعدن
يتميز المبادل الحراري ثنائي المعدن بنواة فولاذية أنبوبية وغلاف من الألومنيوم. وهو متين وموثوق، وقادر على تحمل الضغط العالي. وعلى الرغم من قصوره الذاتي المنخفض، فإنه يوفر نقلًا حراريًا عاليًا مع استهلاك منخفض للمياه. كما يتميز بمظهر جذاب وسهولة الصيانة.
العيب الرئيسي هو السعر المرتفع.
نحاس
لطالما استُخدم النحاس في صناعة المبادلات الحرارية، إلا أن هذه النماذج لم تنتشر على نطاق واسع إلا مؤخراً. تتطلب أنظمة التدفئة نوعاً مُكرراً من النحاس، وقد ساهمت التقنيات الحديثة في خفض تكلفة إنتاجه.
مع أنها تتمتع بنفس المواصفات الفنية للموديلات الأخرى، إلا أنها أخف وزناً وتنتج حرارة أعلى. هذه الميزة تقلل بشكل كبير من تكاليف الكهرباء.
يتمتع النحاس بقوة ميكانيكية متزايدة، لذا يمكن استخدام الأنابيب مع الماء المسخن إلى 150 درجة مئوية، عند ضغط 16 ضغط جوي.
أي مشعاع يجب أن أختار؟
قبل شراء مكونات التدفئة، يجب معرفة مكونات النظام بأكمله. يتضمن نظام التدفئة القياسي ما يلي:
- الغلاية - يمكن أن تكون هذه غلاية كهربائية، أو غلاية تعمل بالغاز أو الوقود الصلب؛
- بطارية؛
- الأنابيب؛
- مضخة كهربائية، إذا تم توفيرها في المشروع؛
- خزان التمدد.
تتأثر حسابات البطاريات اللازمة لتدفئة أي منطقة واختيارها بما يلي:
- ضغط العمل - أقصى حد له؛
- قوة؛
- تصميم الجهاز.
بالإضافة إلى ذلك، ستحتاج إلى حساب عدد أقسام المشعات لكل متر مربع، مع مراعاة عدد الغرف المراد تدفئتها. ويمكن القيام بذلك باستخدام معادلة أو آلة حاسبة.
طرق حساب مساحات مقاطع المشعات بناءً على مساحة الغرفة بدون استخدام آلة حاسبة
تُعتبر الحسابات الحرارية القائمة على حجم الغرفة من أكثر الحسابات تعقيدًا في قطاع البناء. لحساب عدد أقسام المشعات - سواء كانت ثنائية المعدن أو مصنوعة من الألومنيوم أو الحديد الزهر - يمكنك استخدام حاسبة إلكترونية أو استخدام الصيغة التالية:
- حسب مساحة الغرفة؛
- عن طريق فقدان الحرارة.
الطريقة الأولى لحساب عدد أقسام جهاز التدفئة، دون استخدام آلة حاسبة، باستخدام صيغة رياضية، تبدو كالتالي:
k = P1/P2، حيث:
- P1 — مستوى الطاقة المطلوب بالواط؛
- يمثل P2 ناتج الحرارة لحجرة واحدة بوحدة الواط.
لحساب إجمالي الطاقة اللازمة لتدفئة شقة كاملة، يجب ضرب القيمة القياسية لكل متر مكعب في مساحة المبنى. مع ذلك، لا توجد مثل هذه القيم في الوثائق التنظيمية، لذا تُستخدم قيم تقريبية في الحسابات. بالنسبة للمنازل المبنية من الطوب، تبلغ القيمة القياسية 0.037 كيلوواط لكل متر مكعب؛ أما بالنسبة للمنازل الجاهزة، فتبلغ 0.041 كيلوواط/م³؛ وبالنسبة للمنازل الخشبية، تُستخدم قيمة أقل.
بالإضافة إلى ذلك، يتم تطبيق التعديلات التالية حسب طريقة توصيل الجهاز:
- للجانب الواحد:
- التسخين والعودة من الأسفل - 1.28؛
- الإرسال من الأعلى والرد من الأسفل - 1.03.
- للطباعة على الوجهين:
- التسخين والعودة من الأسفل على كلا الجانبين - 1.13؛
- التغذية والعودة من الأسفل على جانب واحد - 1.28.
- للقطر:
- التسخين والعودة من الأسفل - 1.00؛
- الإرسال من الأعلى والرد من الأسفل - 1.25.
الطريقة الثانية للحساب بدون استخدام آلة حاسبة هي استخدام صيغة تأخذ في الاعتبار فقدان الحرارة.
k = Q / P2، حيث:
- Q — فقدان الحرارة بالواط؛
- يمثل P2 ناتج الحرارة لحجرة واحدة بوحدة الواط.
يوضح الجدول قوة أحد الأقسام:
| منظر | يعتمد انتقال الحرارة في الحجرة على الفجوة المحورية |
| فُولاَذ | 85 - 120 |
| حديد الزهر | 100 - 160 |
| الألومنيوم | 140 - 185 |
| القياسات الحيوية | 150 - 210 |
يمكنك حساب عدد حجرات البطاريات اللازمة لتدفئة منزل خاص بالطريقة التالية.
N = S/t*100*w*h*r، حيث:
- ن — عدد المقصورات؛
- S — حجم المبنى؛
- t هي الطاقة الحرارية اللازمة لتسخين الغرفة؛
- w هو مؤشر يأخذ في الاعتبار مساحة ونوع النوافذ: النوع القياسي - 1.1، أو البلاستيك ذو الزجاج المزدوج - 1؛
- h — ارتفاع السقف: حتى 2.7 متر — 1، من 2.7 إلى 3.5 متر — 1.5؛
- r هي قيمة تصحيح، وتعتمد على عدد الجدران الخارجية: غرفة الزاوية - 1، النوع الآخر - 1.
يتم تحديد حساب أداء مشعاع التدفئة لكل متر مربع وفقًا للصيغة التالية، وذلك حسب المنطقة:
t = S*100 W، حيث
- 100 واط هي كمية الحرارة المطلوبة لتسخين متر مربع واحد من الغرفة.
تتأثر كفاءة نظام التدفئة بعوامل عديدة. ومن الضروري حساب قدرة التدفئة ومخرجات الحرارة لنظام التدفئة المستخدم لتدفئة مساحة معينة من الغرفة بدقة.
إذا لم تكن متأكدًا من قدرتك على إجراء العمليات الحسابية بشكل صحيح باستخدام الصيغة، فمن الأفضل استخدام آلة حاسبة أو طلب المساعدة من متخصصين.
