Recimo, da ste želeli sami izbrati kotel, radiatorje in cevi za ogrevalni sistem zasebne hiše. Naloga številka 1 - izračunati toplotno obremenitev za ogrevanje, z drugimi besedami, določiti skupno porabo toplote, potrebno za ogrevanje stavbe na udobno notranjo temperaturo. Predlagamo, da preučimo 3 metode izračuna - različne po zahtevnosti in natančnosti rezultatov.
Metode za določanje obremenitve
Najprej razložimo pomen izraza. Toplotna obremenitev je skupna količina toplote, ki jo ogrevalni sistem porabi za ogrevanje prostorov na standardno temperaturo v najhladnejšem obdobju. Vrednost je izračunana v enotah energije - kilovatih, kilokalorijah (manj pogosto - kilodžulah) in je navedena v formulah z latinsko črko Q.
Če poznamo obremenitev ogrevanja zasebne hiše na splošno in zlasti potrebo vsake sobe, ni težko izbrati kotla, grelnikov in baterij vodnega sistema za napajanje. Kako izračunati ta parameter:
- Če višina stropa ne doseže 3 m, se naredi povečan izračun glede na površino ogrevanih prostorov.
- Z višino stropa 3 m ali več se poraba toplote šteje glede na prostornino prostorov.
- Določanje toplotnih izgub z zunanjo ograjo in stroškov ogrevanja prezračevalnega zraka po SNiP.
Opomba. V zadnjih letih so spletni kalkulatorji, ki se nahajajo na straneh različnih internetnih virov, pridobili veliko popularnost. Z njihovo pomočjo je določanje količine toplotne energije hitro in ne potrebuje dodatnih navodil. Minus - preveriti je treba zanesljivost rezultatov, saj programe pišejo ljudje, ki niso toplotni inženirji.
Prva dva načina izračuna temeljita na uporabi posebnih toplotnih značilnosti glede na ogrevano površino ali prostornino stavbe. Algoritem je preprost, uporablja se povsod, vendar daje zelo približne rezultate in ne upošteva stopnje izolacije koče.
Po SNiP je veliko težje izračunati porabo toplotne energije glede na SNiP. Zbrati boste morali veliko referenčnih podatkov in delati na izračunih, vendar bodo končne številke odražale resnično sliko z natančnostjo 95%. Poskusili bomo poenostaviti metodologijo in izračunati ogrevalno obremenitev čim bolj dostopno za razumevanje.
Na primer projekt enonadstropne hiše velikosti 100 m²
Za jasno razlago vseh metod določanja količine toplotne energije predlagamo za primer enonadstropno hišo s skupno površino 100 kvadratov (glede na zunanjo meritev), prikazano na risbi. Navajamo tehnične značilnosti stavbe:
- gradbena regija - pas zmernega podnebja (Minsk, Moskva);
- debelina zunanje ograje je 38 cm, material je silikatna opeka;
- zunanja izolacija sten - polistiren z debelino 100 mm, gostota - 25 kg / m³;
- tla - betonska na tleh, kleti ni;
- prekrivanje - armiranobetonske plošče, izolirane s strani hladnega podstrešja z 10 cm polistirena;
- okna - standardna kovinsko-plastična na 2 kozarca, velikost - 1500 x 1570 mm (h);
- vhodna vrata so kovinska 100 x 200 cm, izolirana z ekstrudirano polistirensko peno 20 mm od znotraj.
Koča ima notranje predelne stene v poldrugi opeki (12 cm), kurilnica se nahaja v ločeni zgradbi. Na risbi je prikazano območje prostorov, višina zgornjih mej bo vzeta glede na pojasnjen način izračuna - 2,8 ali 3 m.
Porabo toplote izračunamo po kvadraturi
Za približno oceno ogrevalne obremenitve se običajno uporablja najpreprostejši toplotni izračun: površina stavbe se vzame v skladu z zunanjo meritvijo in pomnoži s 100 vatov. V skladu s tem bo poraba toplote koče 100 m² znašala 10.000 W ali 10 kW.Rezultat vam omogoča, da izberete kotel z varnostnim faktorjem 1,2-1,3, v tem primeru je moč enote enaka 12,5 kW.
Predlagamo izvedbo natančnejših izračunov ob upoštevanju lokacije prostorov, števila oken in regije razvoja. Torej, pri zgornjih mejah do 3 m je priporočljivo uporabiti naslednjo formulo:
Izračun se opravi za vsako sobo posebej, nato se rezultati seštejejo in pomnožijo z regionalnim koeficientom. Pojasnilo pojma formule:
- Q je želena obremenitev, W;
- Spom - kvadratura prostora, m²;
- q je kazalnik posebne toplotne značilnosti, povezane s površino prostora, W / m²;
- k - koeficient ob upoštevanju podnebja v območju bivanja.
Za referenco. Če se zasebna hiša nahaja v zmernem območju, se koeficient k šteje za enak. V južnih regijah je k = 0,7, v severnih regijah pa vrednosti 1,5–2.
Približni izračun kazalnika skupne kvadrature q = 100 W / m². Ta pristop ne upošteva lokacije prostorov in različnega števila svetlobnih odprtin. Hodnik v notranjosti koče bo izgubil veliko manj toplote kot kotna spalnica z okni istega območja. Predlagamo, da se vrednost specifične toplotne karakteristike q vzame na naslednji način:
- za sobe z eno zunanjo steno in oknom (ali vrati) q = 100 W / m²;
- vogalne sobe z eno svetlobno odprtino - 120 W / m²;
- enako z dvema oknoma - 130 W / m².
Kako izbrati vrednost q, je jasno prikazano na tlorisu. V našem primeru je izračun videti takole:
Q = (15,75 x 130 + 21 x 120 + 5 x 100 + 7 x 100 + 6 x 100 + 15,75 x 130 + 21 x 120) x 1 = 10935 W ≈ 11 kW.
Kot lahko vidite, so izpopolnjeni izračuni dali drugačen rezultat - pravzaprav bo za ogrevanje določene hiše porabljenih 100 m² na 1 kW toplotne energije več. Na sliki je upoštevana poraba toplote za ogrevanje zunanjega zraka, ki prodira v dom skozi odprtine in stene (infiltracija).
Izračun toplotne obremenitve prostornine prostorov
Če razdalja med tlemi in stropom doseže 3 m ali več, prejšnje možnosti izračuna ni mogoče uporabiti - rezultat bo napačen. V takšnih primerih se šteje, da je obremenitev za ogrevanje v skladu s posebnimi agregiranimi kazalniki porabe toplote na 1 m³ prostornine prostora.
Formula in algoritem za izračun ostaneta enaka, le površinski parameter S se spremeni v glasnost - V:
V skladu s tem se vzame še en kazalnik specifične porabe q, ki se nanaša na kubično kapaciteto vsake sobe:
- prostor znotraj stavbe ali z eno zunanjo steno in oknom - 35 W / m³;
- kotna soba z enim oknom - 40 W / m³;
- enako z dvema odprtinama svetlobe - 45 W / m³.
Opomba. Povečujejo se in zmanjšujejo regionalni koeficienti k v formuli brez sprememb.
Zdaj na primer določimo obremenitev pri ogrevanju naše koče, pri čemer vzamemo višino stropa 3 m:
Q = (47,25 x 45 + 63 x 40 + 15 x 35 + 21 x 35 + 18 x 35 + 47,25 x 45 + 63 x 40) x 1 = 11182 W ≈ 11,2 kW.
Opazno je, da se je potrebna toplotna moč ogrevalnega sistema povečala za 200 vatov v primerjavi s prejšnjim izračunom. Če vzamemo višino prostorov 2,7–2,8 m in izračunamo porabo energije po kubični prostornini, bodo vrednosti približno enake. To pomeni, da je metoda precej uporabna za celostni izračun toplotnih izgub v prostorih katere koli višine.
Algoritem za izračun po SNiP
Ta metoda je najbolj natančna od vseh obstoječih. Če uporabljate naša navodila in pravilno izvedete izračun, ste lahko 100% prepričani v rezultat in mirno izbrali ogrevalno opremo. Postopek izgleda takole:
- V vsaki sobi posebej izmerite kvadraturo zunanjih sten, tal in stropov. Določite površino oken in vhodnih vrat.
- Izračunajte izgubo toplote skozi vse zunanje ograje.
- Ugotovite porabo toplotne energije, ki greje za prezračevalni (infiltracijski) zrak.
- Povzemite rezultate in dobite pravi indikator toplotne obremenitve.
Pomembna točka. V dvonadstropni koči se notranji stropi ne upoštevajo, saj ne mejijo na okolje.
Bistvo izračunavanja toplotne izgube je relativno preprosto: ugotoviti morate, koliko energije izgubi vsaka vrsta stavbne konstrukcije, saj so okna, stene in tla izdelani iz različnih materialov. Ko določite kvadraturo zunanjih sten, odštejte območje zastekljenih odprtin - slednje omogočajo večji toplotni tok in jih zato upoštevamo ločeno.
Ko merite širino prostorov, ji dodajte polovico debeline notranje predelne stene in zajemite zunanji vogal, kot je prikazano na diagramu. Cilj je upoštevati polno kvadraturo zunanje ograje, pri čemer izgublja toploto po celotni površini.
Ugotavljamo toplotne izgube sten in streh
Formula za izračun toplotnega toka skozi strukturo iste vrste (na primer steno) je naslednja:
Dešifrirajte oznako:
- količino izgube toplote skozi eno ograjo, ki smo jo določili Qi, W;
- A - trkanje stene znotraj iste sobe, m²;
- tv - ugodna temperatura v sobi, običajno +22 ° С;
- tn - najnižja temperatura uličnega zraka, ki traja 5 najhladnejših zimskih dni (vzemite resnično vrednost za vaše območje);
- R je odpornost debeline zunanje ograje na prenos toplote, m² ° C / W.
Na zgornjem seznamu ostaja en negotov parameter - R. Njegova vrednost je odvisna od materiala stenske konstrukcije in debeline ograje. Za izračun odpornosti toplote nadaljujte na naslednji način:
- Določite debelino podpornega dela zunanje stene in ločeno izolacijskega sloja. Črka v formulah - δ, se šteje v metrih.
- Ugotovite koeficiente toplotne prevodnosti konstrukcijskih materialov λ iz referenčnih tabel in merska enota je W / (mºС).
- Najdene vrednosti v formuli zamenjajte eno za drugo:
- Določite R za vsak sloj sten posebej, dodajte rezultate in nato uporabite v prvi formuli.
Ponovite izračune ločeno za okna, stene in strope v isti sobi, nato pa preidite na naslednjo sobo. Toplotne izgube skozi tla se upoštevajo ločeno, kot je opisano spodaj.
Namig. Pravilni koeficienti toplotne prevodnosti različnih materialov so navedeni v normativni dokumentaciji. Za Rusijo je to kodeks SP 50.13330.2012, za Ukrajino - DBN V.2.6–31 ~ 2006. Pozor! Pri izračunih uporabite vrednost λ, predpisano v stolpcu "B" za obratovalne pogoje.
Primer izračuna za dnevno sobo naše enonadstropne hiše (višina stropa 3 m):
- Površina zunanjih sten skupaj z okni: (5,04 + 4,04) x 3 = 27,24 m². Kvadrat oken je 1,5 x 1,57 x 2 = 4,71 m². Neto površina ograje: 27,24 - 4,71 = 22,53 m².
- Toplotna prevodnost λ za polaganje silikatne opeke je 0,87 W / (m º C), pena 25 kg / m ³ - 0,044 W / (m º C). Debelina je 0,38 oziroma 0,1 m, upoštevamo odpornost na prenos toplote: R = 0,38 / 0,87 + 0,1 / 0,044 = 2,71 m² ° C / W.
- Zunanja temperatura - minus 25 ° C, notranja dnevna soba - plus 22 ° S. Razlika je 25 + 22 = 47 ° C.
- Toplotno izgubo določimo skozi stene dnevne sobe: Q = 1 / 2,71 x 47 x 22,53 = 391 vatov.
Podobno velja za pretok toplote skozi okna in tla. Toplotno odpornost prosojnih konstrukcij ponavadi navede proizvajalec, značilnosti armiranobetonskih tal z debelino 22 cm najdete v normativni ali referenčni literaturi:
- R izoliranega poda = 0,22 / 2,04 + 0,1 / 0,044 = 2,38 m² ° C / W, izguba toplote skozi streho je 1 / 2,38 x 47 x 5,04 x 4,04 = 402 W.
- Izgube skozi okenske odprtine: Q = 0,32 x 47 x71 = 70,8 W.
Skupna izguba toplote v dnevni sobi (brez tal) bo 391 + 402 + 70,8 = 863,8 vatov. Podobni izračuni se izvajajo tudi za preostale prostore, rezultati so povzeti.
Upoštevajte: hodnik znotraj stavbe ne pride v stik z zunanjo lupino in izgubi toploto samo skozi streho in tla. Kakšne ograje je treba upoštevati v metodologiji izračuna, glejte video.
Delitev tal na cone
Če želite izvedeti količino toplote, ki jo izgubijo tla na tleh, je stavba v načrtu razdeljena na cone širine 2 m, kot je prikazano na diagramu. Prvi trak se začne z zunanje površine stavbne konstrukcije.
Algoritem izračuna je naslednji:
- Očistite načrt koče, razdelite ga na trakove širine 2 m. Največje število con je 4.
- Izračunajte površino tal, ki v vsaki coni spada posebej, zanemarite notranje predelne stene. Upoštevajte: kvadratura na vogalih se šteje dvakrat (na risbi je senčena).
- Z uporabo formule za izračun (zaradi lažjega podajanja jo ponovno navedemo) določite toplotne izgube na vseh območjih, povzemite številke.
- Odpornost toplote R za cono I velja, da znaša 2,1 m² ° C / W, II - 4,3, III - 8,6, preostali del tal - 14,2 m² ° C / W.
Opomba. Če govorimo o ogrevani kleti, se prvi trak nahaja na podzemnem delu stene, začenši s nivojem tal.
Tla, izolirana z mineralno volno ali polistirensko peno, se izračunajo enakovredno, samo fiksne vrednosti R so dopolnjene s toplotno upornostjo izolacijske plasti, določene s formulo δ / λ.
Primer izračuna v dnevni sobi podeželske hiše:
- Kvadratura cone I je (5,04 + 4,04) x 2 = 18,16 m², parcela II - 3,04 x 2 = 6,08 m². Preostale cone ne vstopajo v dnevno sobo.
- Poraba energije za 1. cono bo 1 / 2,1 x 47 x 18,16 = 406,4 W, za drugo - 1 / 4,3 x 47 x 6,08 = 66,5 W.
- Količina pretoka toplote skozi tla dnevne sobe je 406,4 + 66,5 = 473 vatov.
Zdaj je enostavno zmanjšati skupno izgubo toplote v zadevni sobi: 863,8 + 473 = 1336,8 W, zaokroženo - 1,34 kW.
Ventilacijsko ogrevanje zraka
Velika večina zasebnih hiš in stanovanj ima naravno prezračevanje. Ulični zrak prodira skozi narte na oknih in vratih, pa tudi skozi odprtine za dovod zraka. Prihajajoča hladna masa segreva ogrevalni sistem in tako porablja dodatno energijo. Kako ugotovite višino teh izgub:
- Ker je izračun infiltracije preveč zapleten, regulativni dokumenti omogočajo dodelitev 3 m³ zraka na uro za vsak kvadratni meter stanovanja. Skupni dovod dovodnega zraka L se šteje za preprosto: kvadratura prostora se pomnoži s 3.
- L je prostornina in potrebna je masa m pretoka zraka. Ugotovite tako, da pomnožite z gostoto plina, vzetega iz tabele.
- Zračna masa m je nadomeščena v formuli tečaja šolske fizike, kar omogoča določitev količine porabljene energije.
Potrebno količino toplote izračunamo na primeru trpeče dnevne sobe s površino 15,75 m². Prostornina dotoka L = 15,75 x 3 = 47,25 m³ / h, masa - 47,25 x 1,422 = 67,2 kg / h. Če predpostavimo, da je toplotna zmogljivost zraka (označena s črko C) enaka 0,28 W / (kg ºС), ugotovimo, da je poraba energije: Qvent = 0,28 x 67,2 x 47 = 884 W. Kot vidite, je številka precej impresivna, zato je treba upoštevati segrevanje zračnih mas.
Končni izračun toplotne izgube stavbe in porabe toplote za prezračevanje se določi s seštevanjem vseh predhodno pridobljenih rezultatov. Zlasti obremenitev za ogrevanje dnevne sobe bo pomenila vrednost 0,88 + 1,34 = 2,22 kW. Podobno so izračunane vse sobe koče, na koncu stroški energije seštevajo do ene številke.
Končna poravnava
Če vaši možgani še niso začeli vreti zaradi številnih formul 😊, potem je vsekakor zanimivo videti rezultat po vsej enonadstropni hiši. V prejšnjih primerih smo opravili glavno delo, ostalo je le, da gremo skozi druge prostore in ugotovimo toplotne izgube celotne zunanje lupine stavbe. Najdeni neobdelani podatki:
- toplotna odpornost sten - 2,71, oken - 0,32, tal - 2,38 m² ° C / W;
- višina stropa - 3 m;
- R za vhodna vrata, izolirana z ekstrudirano polistirensko peno, je 0,65 m² ° C / W;
- notranja temperatura - 22, zunanja - minus 25 ° S.
Za poenostavitev izračunov predlagamo, da v Exelu ustvarite tabelo, nato pa bomo v njej postavili vmesne in končne rezultate.
Na koncu izračunov in izpolnjevanju tabele smo dobili naslednje vrednosti porabe toplotne energije za prostore:
- dnevna soba - 2,22 kW;
- kuhinja - 2.536 kW;
- hodnik - 745 W;
- hodnik - 586 W;
- kopalnica - 676 W;
- spalnica - 2,22 kW;
- otroški - 2.536 kW.
Skupna obremenitev ogrevalnega sistema zasebne hiše v velikosti 100 m² je bila 11.518 W, zaokrožena - 11.6 kW.Omeniti velja, da se rezultat razlikuje od približnih metod izračuna za dobesedno 5%.
Kako uporabiti rezultate izračunov
Lastnik stanovanja, ki pozna potrebo po toploti v zgradbi, lahko:
- jasno izberite moč toplotne opreme za ogrevanje koče;
- pokličite želeno število odsekov radiatorjev;
- določite potrebno debelino izolacije in izvedite toplotno izolacijo stavbe;
- ugotovite pretok hladilne tekočine v katerem koli delu sistema in po potrebi izvedite hidravlični izračun cevovodov;
- Ugotovite povprečno dnevno in mesečno porabo toplote.
Zadnji odstavek je še posebej zanimiv. Vrednost toplotne obremenitve smo ugotovili v 1 uri, vendar jo je mogoče preračunati za daljše obdobje in izračunati ocenjeno porabo goriva - plina, drva ali peletov.