Antag, at du selv ville hente en kedel, radiatorer og rør til varmesystemet i et privat hus. Opgave nummer 1 - til beregning af varmebelastningen til opvarmning, med andre ord for at bestemme det samlede varmeforbrug, der er nødvendigt for at opvarme bygningen til en behagelig indetemperatur. Vi foreslår at studere 3 beregningsmetoder - forskellige i kompleksitet og nøjagtighed af resultaterne.
Metoder til bestemmelse af belastning
Først forklarer vi betydningen af udtrykket. Termisk belastning er den samlede mængde varme, der forbruges af varmesystemet til opvarmning af lokalerne til standardtemperaturen i den koldeste periode. Værdien beregnes i energienheder - kilowatt, kilokalorier (mindre ofte - kilojoules) og er angivet i formlerne med det latinske bogstav Q.
Når man kender belastningen ved opvarmning af et privat hus generelt og behovet i hvert rum i særdeleshed, er det ikke svært at vælge en kedel, varmeapparater og batterier i vandanlægget til strøm. Sådan beregnes denne parameter:
- Hvis lofthøjden ikke når 3 m, foretages en forstørret beregning i henhold til arealet af de opvarmede rum.
- Med en lofthøjde på 3 m eller derover tages varmeforbruget i betragtning efter lokalets mængde.
- Bestemmelse af varmetab gennem ekstern hegn og omkostningerne til opvarmning af ventilationsluft ifølge SNiP.
Bemærk. I de senere år har online-regnemaskiner placeret på siderne med forskellige internetressourcer vundet stor popularitet. Med deres hjælp er bestemmelsen af mængden af termisk energi hurtig og kræver ikke yderligere instruktioner. Minus - pålideligheden af resultaterne skal kontrolleres, fordi programmerne er skrevet af folk, der ikke er varmeingeniører.
De to første beregningsmetoder er baseret på anvendelsen af specifikke termiske egenskaber i forhold til det opvarmede område eller bygningens volumen. Algoritmen er enkel, den bruges overalt, men giver meget omtrentlige resultater og tager ikke højde for hyttenes isoleringsgrad.
Ifølge SNiP er det meget vanskeligere at beregne termisk energiforbrug i henhold til SNiP. Du bliver nødt til at indsamle en masse referencedata og arbejde med beregningerne, men de endelige tal afspejler det rigtige billede med en nøjagtighed på 95%. Vi vil forsøge at forenkle metodikken og gøre beregningen af varmebelastningen så tilgængelig som muligt for forståelse.
For eksempel et projekt i et en-etagers hus på 100 m²
For klart at forklare alle metoder til bestemmelse af mængden af termisk energi, foreslår vi at tage et eksempel på et en-etagers hus med et samlet areal på 100 kvadrater (ifølge den eksterne måling), der er vist på tegningen. Vi viser bygningens tekniske egenskaber:
- konstruktionsregion - en stribe af tempereret klima (Minsk, Moskva);
- tykkelsen på den udvendige hegn er 38 cm, materialet er silikatsten;
- udvendig vægisolering - polystyren med en tykkelse på 100 mm, densitet - 25 kg / m³;
- gulve - beton på jorden, der er ingen kælder;
- overlappende - armerede betonplader isoleret fra siden af det kolde loft med 10 cm polystyren;
- vinduer - standard metal-plastik på 2 briller, størrelse - 1500 x 1570 mm (h);
- hoveddøren er metal 100 x 200 cm, isoleret med ekstruderet polystyrenskum 20 mm indefra.
Sommerhuset har indvendige skillevægge i en halvsten (12 cm), kedelrummet er placeret i en separat bygning. Rumets areal er angivet på tegningen, loftshøjden tages afhængigt af den forklarede beregningsmetode - 2,8 eller 3 m.
Vi beregner varmeforbruget efter kvadratur
Til et omtrentlig estimat af opvarmningsbelastningen bruges normalt den enkleste termiske beregning: bygningens areal tages i henhold til den eksterne måling og ganges med 100 W. I overensstemmelse hermed vil varmeforbruget i et sommerhus på 100 m² være 10.000 W eller 10 kW.Resultatet giver dig mulighed for at vælge en kedel med en sikkerhedsfaktor på 1,2-1,3, i dette tilfælde tages enhedens effekt lig med 12,5 kW.
Vi foreslår, at der udføres mere nøjagtige beregninger under hensyntagen til lokalernes placering, antallet af vinduer og udviklingsområdet. Så med lofter op til 3 m anbefales det at bruge følgende formel:
Beregningen udføres for hvert værelse separat, derefter summeres resultaterne og ganges med den regionale koefficient. Forklaring af notationen til formlen:
- Q er den ønskede belastning, W;
- Spom - rumets kvadratur, m²;
- q er indikatoren for den specifikke termiske egenskab relateret til rumets område, W / m²;
- k - koefficient under hensyntagen til klimaet i bopælsområdet.
Til reference. Hvis et privat hus er placeret i en tempereret zone, anses koefficienten k for at være lig med en. I de sydlige regioner er k = 0,7; i de nordlige regioner bruges værdier på 1,5-2.
En omtrentlig beregning af den samlede kvadraturindikator q = 100 W / m². Denne fremgangsmåde tager ikke højde for placeringen af værelser og det forskellige antal lysåbninger. Korridoren inde i hytten mister meget mindre varme end et hjørne soveværelse med vinduer i det samme område. Vi foreslår at tage værdien af den specifikke termiske karakteristik q som følger:
- til værelser med en udvendig væg og vindue (eller dør) q = 100 W / m²;
- hjørnerum med en lys åbning - 120 W / m²;
- det samme med to vinduer - 130 W / m².
Hvordan man vælger q-værdien, vises tydeligt på grundplanen. For vores eksempel ser beregningen sådan ud:
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.
Som du kan se, gav de raffinerede beregninger et andet resultat - faktisk til opvarmning af et bestemt hus vil 100 m² blive brugt på 1 kW termisk energi mere. Figuren tager højde for varmeforbruget til opvarmning af udeluften, der trænger ind i huset gennem åbninger og vægge (infiltration).
Beregning af varmebelastning efter rumfang
Når afstanden mellem gulve og loft når 3 m eller mere, kan den forrige beregningsmulighed ikke bruges - resultatet vil være forkert. I sådanne tilfælde betragtes varmebelastningen som i henhold til specifikke aggregerede indikatorer for varmeforbrug pr. 1 m³ af rumets volumen.
Formlen og beregningsalgoritmen forbliver den samme, kun arealparameteren S ændres til lydstyrken - V:
I overensstemmelse hermed tages der en anden indikator for specifikt forbrug q, der henvises til hvert rums kubikapacitet:
- et rum inde i bygningen eller med en udvendig væg og et vindue - 35 W / m³;
- hjørnerum med et vindue - 40 W / m³;
- det samme med to lysåbninger - 45 W / m³.
Bemærk. Stigende og faldende regionale koefficienter k anvendes i formlen uden ændringer.
Nu bestemmer vi for eksempel belastningen på opvarmningen af vores hytte ved at tage loftshøjden lig med 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.
Det bemærkes, at den krævede termiske effekt i varmesystemet steg med 200 watt sammenlignet med den foregående beregning. Hvis vi tager højden på værelserne 2,7–2,8 m og beregner energiforbruget gennem kubikapacitet, vil tallene være omtrent de samme. Det vil sige, metoden er ret anvendelig til den integrerede beregning af varmetab i rum i enhver højde.
Beregningsalgoritme ifølge SNiP
Denne metode er den mest nøjagtige af alle eksisterende. Hvis du bruger vores instruktioner og udfører beregningen korrekt, kan du være 100% sikker på resultatet og roligt vælge varmeudstyr. Proceduren ser sådan ud:
- Mål kvadraturen på de ydre vægge, gulve og lofter separat i hvert rum. Bestemm området for vinduer og fordøre.
- Beregn varmetab på tværs af alle udendørs hegn.
- Find ud af forbruget af termisk energi, der bruges til at opvarme ventilationsluften (infiltration).
- Resumér resultaterne, og få en reel indikator for varmebelastningen.
Et vigtigt punkt. I et to-etagers sommerhus tages der ikke hensyn til indvendige lofter, da de ikke grænser op til miljøet.
Essensen af beregning af varmetab er relativt enkel: du skal finde ud af, hvor meget energi hver type bygningskonstruktion mister, fordi vinduer, vægge og gulve er lavet af forskellige materialer. Når du fastlægger kvadraturen på de ydre vægge, trækker du arealet af de glaserede åbninger - sidstnævnte tillader en større varmeflux og betragtes derfor separat.
Når du måler rumets bredde, skal du tilføje halvdelen af tykkelsen af den indvendige skillevægge til den og fange det ydre hjørne, som vist på diagrammet. Målet er at tage hensyn til den fulde kvadratur af det ydre hegn og miste varme over hele overfladen.
Vi bestemmer varmetabet på vægge og tag
Formlen til beregning af varmeflux, der passerer gennem en struktur af samme type (for eksempel en væg), er som følger:
Dechiffrer notationen:
- mængden af varmetab gennem et hegn, vi udpegede Qi, W;
- A - kvadrering af væggen i det samme rum, m²;
- tv - behagelig temperatur inde i rummet, normalt +22 ° С;
- tн - minimumstemperaturen for gadeluft, der varer i de 5 koldeste vinterdage (tag den reelle værdi for dit område);
- R er modstanden af tykkelsen af det ydre hegn mod varmeoverførsel, m² ° C / W.
En usikker parameter forbliver på ovenstående liste - R. Dets værdi afhænger af materialet i vægkonstruktionen og tykkelsen af hegnet. For at beregne varmeoverførselsmodstand skal du gøre som følger:
- Bestemm tykkelsen på den bærende del af den udvendige væg og separat isoleringslaget. Bogstavet i formlerne - δ betragtes som meter.
- Find ud af de termiske ledningsevne koefficienter for strukturelle materialer λ fra referencetabellerne, og måleenheden er W / (mºС).
- Udskift de fundne værdier i formlen én efter én:
- Definer R for hvert væglag separat, tilføj resultaterne og brug derefter i den første formel.
Gentag beregningerne separat for vinduer, vægge og lofter i det samme rum, og gå derefter videre til det næste rum. Varmetab gennem gulve betragtes separat som beskrevet nedenfor.
Tip. De korrekte varmeledningsevne koefficienter for forskellige materialer er angivet i den normative dokumentation. For Rusland er dette kodeks for regler SP 50.13330.2012 for Ukraine - DBN V.2.6–31 ~ 2006. Opmærksomhed! I beregningerne skal du bruge værdien af λ foreskrevet i kolonne "B" til driftsbetingelser.
Beregningseksempel til stuen i vores en-etagers hus (lofthøjde 3 m):
- Ydervæggenes areal sammen med vinduerne: (5,04 + 4,04) x 3 = 27,24 m². Vinduens firkant er 1,5 x 1,57 x 2 = 4,71 m². Nethegnområde: 27,24 - 4,71 = 22,53 m².
- Den termiske ledningsevne λ for murværk af silikatsten er 0,87 W / (m º C), skum 25 kg / m ³ - 0,044 W / (m º C). Tykkelsen er henholdsvis 0,38 og 0,1 m. Vi overvejer varmeoverførselsmodstanden: R = 0,38 / 0,87 + 0,1 / 0,044 = 2,71 m² ° C / W.
- Udetemperatur - minus 25 ° С, inde i stuen - plus 22 ° С. Forskellen er 25 + 22 = 47 ° C.
- Vi bestemmer varmetabet gennem væggene i stuen: Q = 1 / 2,71 x 47 x 22,53 = 391 watt.
Tilsvarende overvejes varmestrøm gennem vinduer og gulve. Den termiske modstand for gennemskinnelige strukturer er normalt angivet af fabrikanten, egenskaberne for armeret betongulv med en tykkelse på 22 cm findes i normativ eller referencelitteratur:
- R af isoleret gulv = 0,22 / 2,04 + 0,1 / 0,044 = 2,38 m² ° C / W, varmetab gennem taget er 1 / 2,38 x 47 x 5,04 x 4,04 = 402 W.
- Tab gennem vindueåbninger: Q = 0,32 x 47 x71 = 70,8 W.
Det samlede varmetab i stuen (ekskl. Gulve) vil være 391 + 402 + 70,8 = 863,8 watt. Lignende beregninger udføres for de resterende værelser, resultaterne opsummeres.
Bemærk: korridoren inde i bygningen kommer ikke i kontakt med den ydre skal og mister kun varme gennem tag og gulve. Hvilke hegn der skal tages i betragtning i beregningsmetoden, se videoen.
Opdeling af gulvet i zoner
For at finde ud af, hvor meget varme der er gået tabt af gulve på jorden, er bygningen i planen opdelt i zoner, der er 2 m bred, som vist i diagrammet. Den første strimmel starter fra bygningens ydre overflade.
Beregningsalgoritmen er som følger:
- Skitsér hytteplanen, del den i strimler 2 m bred. Det maksimale antal zoner er 4.
- Beregn det område af gulvet, der falder separat i hver zone, idet man ignorerer de indvendige skillevægge. Bemærk: Kvadraturen i hjørnerne tælles to gange (skraveret på tegningen).
- Brug beregningsformlen (for nemheds skyld giver vi den igen), bestem varmetabet på alle områder, opsummer tallene.
- Varmeoverførselsmodstand R for zone I antages at være 2,1 m² ° C / W, II - 4,3, III - 8,6, resten af gulvet - 14,2 m² ° C / W.
Bemærk. Hvis vi taler om en opvarmet kælder, er den første strimmel placeret på den underjordiske del af væggen, startende fra jordoverfladen.
Gulve isoleret med mineraluld eller polystyrenskum beregnes identisk, kun den termiske modstand for isoleringslaget, bestemt med formlen δ / λ, tilsættes til faste R-værdier.
Beregningseksempel i stuen til et landsted:
- Kvadraturen i zone I er (5,04 + 4,04) x 2 = 18,16 m², plot II - 3,04 x 2 = 6,08 m². De resterende zoner kommer ikke ind i stuen.
- Energiforbruget i 1. zone vil være 1 / 2,1 x 47 x 18,16 = 406,4 W, for det andet - 1 / 4,3 x 47 x 6,08 = 66,5 W.
- Mængden af varmestrøm gennem stuegulve er 406,4 + 66,5 = 473 watt.
Nu er det let at slå det samlede varmetab ned i det pågældende rum: 863,8 + 473 = 1336,8 W, afrundet - 1,34 kW.
Ventilationsluftopvarmning
Langt de fleste af private huse og lejligheder har naturlig ventilation. Gadeluft trænger gennem narkotika i vinduer og døre samt tilluftsåbninger. Den indkommende kolde masse opvarmes af varmesystemet og bruger ekstra energi. Sådan finder du ud af størrelsen på disse tab:
- Da beregningen af infiltration er for kompliceret, tillader lovgivningsmæssige dokumenter tildeling af 3 m³ luft i timen for hver kvadratmeter bolig. Den samlede tilluftsforsyning L betragtes som enkel: rumkvarteringen ganges med 3.
- L er volumen, og massen m af luftstrømmen er nødvendig. Find ud af det ved at multiplicere med densiteten af den gas, der er taget fra tabellen.
- Luftmassen m er substitueret med formlen på skolefysikforløbet, hvilket gør det muligt at bestemme mængden af energi, der er brugt.
Vi beregner den krævede mængde varme på eksemplet med en langmodigt stue med et areal på 15,75 m². Tilstrømningsvolumen L = 15,75 x 3 = 47,25 m³ / h, masse - 47,25 x 1,422 = 67,2 kg / t. Forudsat at luftens varmekapacitet (angivet med bogstavet C) er lig med 0,28 W / (kg ºС), finder vi energiforbruget: Qvent = 0,28 x 67,2 x 47 = 884 W. Som du kan se, er tallet ganske imponerende, og det er derfor, der skal tages højde for opvarmning af luftmasserne.
Den endelige beregning af bygningens varmetab plus varmeforbruget til ventilation bestemmes ved at opsummere alle de tidligere opnåede resultater. Navnlig vil belastningen på opvarmningen af stuen resultere i tallet 0,88 + 1,34 = 2,22 kW. På samme måde beregnes alle værelserne i hytten, når energiomkostningerne er slut, udgør et ciffer.
Endelig afvikling
Hvis din hjerne endnu ikke er begyndt at koge på grund af overflod af formler 😊, er det bestemt interessant at se resultatet i hele det en-etagers hus. I de foregående eksempler udførte vi hovedarbejdet, det gjenstår kun at gå gennem andre rum og finde ud af varmetabet i hele bygningens ydre skal. Fundet rå data:
- væggers termiske modstand - 2,71, vinduer - 0,32, gulve - 2,38 m² ° С / W;
- lofthøjde - 3 m;
- R for hoveddøren isoleret med ekstruderet polystyrenskum er 0,65 m² ° C / W;
- indvendig temperatur - 22, ekstern - minus 25 ° С.
For at forenkle beregningerne foreslår vi at oprette en tabel i Exel, derefter lægger vi mellemliggende og endelige resultater deri.
Ved afslutningen af beregningerne og udfyldelsen af tabellen blev følgende værdier for termisk energiforbrug for lokalerne opnået:
- stue - 2,22 kW;
- køkken - 2.536 kW;
- gang - 745 W;
- korridor - 586 W;
- badeværelse - 676 W;
- soveværelse - 2,22 kW;
- børns - 2.536 kW.
Den samlede belastning på varmesystemet i et privat hus på 100 m² var 11.518 W, afrundet - 11,6 kW.Det er bemærkelsesværdigt, at resultatet adskiller sig fra omtrentlige beregningsmetoder med bogstaveligt talt 5%.
Sådan bruges resultaterne af beregninger
Kendskab til bygningens varmebehov kan husejeren:
- vælg klart styrken i varmekraftudstyr til opvarmning af hytten;
- vælg det ønskede antal radiatorafsnit;
- bestemme den krævede tykkelse på isoleringen og udfør varmeisolering af bygningen
- finde ud af strømningshastigheden for kølevæsken på en hvilken som helst del af systemet og om nødvendigt udføre hydraulisk beregning af rørledninger;
- Find ud af det gennemsnitlige daglige og månedlige varmeforbrug.
Sidste afsnit er af særlig interesse. Vi fandt værdien af varmebelastningen på 1 time, men den kan omberegnes i en længere periode og beregne det estimerede brændstofforbrug - gas, brænde eller pellets.