Tarkime, kad patys norėjote pasiimti katilą, radiatorius ir vamzdžius privataus namo šildymo sistemai. Užduotis numeris 1 - apskaičiuoti šilumos apkrovą šildymui, kitaip tariant, nustatyti bendrą šilumos suvartojimą, reikalingą pastatui šildyti iki patogios patalpų temperatūros. Siūlome išnagrinėti 3 skaičiavimo metodus, kurie skiriasi rezultatų sudėtingumu ir tikslumu.
Krovinio nustatymo metodai
Pirmiausia paaiškiname termino prasmę. Šiluminė apkrova yra bendras šilumos kiekis, kurį šildymo sistema sunaudoja patalpoms šildyti iki standartinės temperatūros šalčiausiu laikotarpiu. Vertė apskaičiuojama energijos vienetais - kilovatais, kilokalorijomis (rečiau - kilodžauliais) ir nurodoma formulėse su lotyniška raide Q.
Žinant apskritai privataus namo šildymo apkrovą ir konkrečiai kiekvieno kambario poreikį, nėra sunku pasirinkti vandens sistemos katilą, šildytuvus ir akumuliatorius. Kaip apskaičiuoti šį parametrą:
- Jei lubų aukštis nesiekia 3 m, padidinamas skaičiavimas atsižvelgiant į šildomų kambarių plotą.
- Kai lubų aukštis yra 3 m ar didesnis, šilumos suvartojimas atsižvelgiama į patalpų tūrį.
- Šilumos nuostolių per išorinius aptvarus nustatymas ir vėdinimo oro šildymo sąnaudų nustatymas pagal SNiP.
Pastaba. Pastaraisiais metais internetiniai skaičiuotuvai, esantys įvairių interneto šaltinių puslapiuose, įgijo didelį populiarumą. Jų pagalba greitai nustatomas šiluminės energijos kiekis ir nereikia papildomų instrukcijų. Minusas - reikia patikrinti rezultatų patikimumą, nes programas rašo žmonės, kurie nėra šilumos inžinieriai.
Pirmieji du skaičiavimo metodai yra pagrįsti specifinių šiluminių charakteristikų taikymu atsižvelgiant į šildomą plotą arba pastato tūrį. Algoritmas yra paprastas, jis naudojamas visur, tačiau duoda labai apytikslius rezultatus ir neatsižvelgia į kotedžo izoliacijos laipsnį.
Pagal SNiP, apskaičiuoti šiluminės energijos suvartojimą pagal SNiP yra daug sunkiau. Turėsite surinkti daug referencinių duomenų ir dirbti su skaičiavimais, tačiau galutiniai skaičiai atspindės tikrąjį vaizdą 95% tikslumu. Mes stengsimės supaprastinti metodiką ir padaryti šildymo apkrovos skaičiavimą kuo suprantamesnį.
Pavyzdžiui, vieno aukšto 100 m² namo projektas
Norėdami aiškiai paaiškinti visus šiluminės energijos kiekio nustatymo metodus, siūlome paimti pavyzdį vieno aukšto namą, kurio bendras plotas yra 100 kvadratų (pagal išorinį matavimą), parodyta brėžinyje. Mes išvardijame pastato technines charakteristikas:
- statybų regionas - vidutinio klimato juosta (Minskas, Maskva);
- išorinės tvoros storis yra 38 cm, medžiaga yra silikatinė plyta;
- išorinių sienų izoliacija - polistirenas, kurio storis 100 mm, tankis - 25 kg / m³;
- grindys - betonas ant žemės, nėra rūsio;
- sutapimas - gelžbetoninės plokštės, apšiltintos iš šaltos palėpės pusės, su 10 cm polistirenu;
- langai - standartinis metalinis-plastikinis ant 2 stiklų, dydis - 1500 x 1570 mm (h);
- priekinės durys yra metalinės 100 x 200 cm, izoliuotos ekstruziniu polistireno putplasčiu 20 mm iš vidaus.
Name yra vidinės pertvaros iš plytų (12 cm), katilinė yra atskirame pastate. Patalpų plotas nurodytas brėžinyje, lubų aukštis bus imamas atsižvelgiant į paaiškintą skaičiavimo metodą - 2,8 arba 3 m.
Skaičiuojame šilumos suvartojimą kvadratu
Apytiksliam šildymo apkrovos įvertinimui paprastai naudojamas paprasčiausias šiluminis skaičiavimas: pastato plotas imamas pagal išorinį matavimą ir padauginamas iš 100 W. Atitinkamai 100 m² kotedžo šilumos sąnaudos bus 10 000 W arba 10 kW.Rezultatas leidžia jums pasirinkti katilą, kurio saugos koeficientas yra 1,2-1,3, tokiu atveju imama vieneto galia lygi 12,5 kW.
Mes siūlome atlikti tikslesnius skaičiavimus, atsižvelgiant į kambarių vietą, langų skaičių ir plėtros regioną. Taigi, kai lubos yra iki 3 m, rekomenduojama naudoti šią formulę:
Skaičiavimas atliekamas kiekvienam kambariui atskirai, tada rezultatai susumuojami ir padauginami iš regioninio koeficiento. Formulės žymėjimo paaiškinimas:
- Q yra norima apkrova, W;
- Spom - kambario kvadratūra, m²;
- q yra su kambario plotu susijusios specifinės šiluminės charakteristikos rodiklis, W / m²;
- k - koeficientas, atsižvelgiant į gyvenamosios vietos klimatą.
Nuoroda. Jei privatus namas yra vidutinio klimato zonoje, koeficientas k laikomas lygiu vienetui. Pietiniuose regionuose k = 0,7, šiauriniuose regionuose naudojamos 1,5–2 vertės.
Apytikslis viso kvadratūros rodiklio q = 100 W / m² apskaičiavimas. Taikant šį požiūrį neatsižvelgiama į kambarių vietą ir skirtingą šviesos angų skaičių. Namelio viduje esantis koridorius praras daug mažiau šilumos nei kampinis miegamasis su to paties ploto langais. Siūlome apskaičiuoti savitosios šiluminės charakteristikos q vertę taip:
- Kambariams su viena išorine siena ir langu (arba durimis) q = 100 W / m²;
- kampiniai kambariai su viena šviesos anga - 120 W / m²;
- tas pats su dviem langais - 130 W / m².
Kaip pasirinkti q vertę, tai aiškiai parodyta grindų plane. Mūsų pavyzdyje skaičiavimas atrodo taip:
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.
Kaip matote, patikslinti skaičiavimai davė kitokį rezultatą - iš tikrųjų tam tikro namo šildymui 100 m² bus išleista 1 kW daugiau šiluminės energijos. Paveiksle atsižvelgiama į šilumos suvartojimą lauko oro, prasiskverbiančio į namus per angas ir sienas, šildymui (infiltracija).
Šilumos apkrovos apskaičiavimas pagal patalpų tūrį
Kai atstumas tarp grindų ir lubų siekia 3 m ar daugiau, ankstesnės skaičiavimo parinkties naudoti negalima - rezultatas bus neteisingas. Tokiais atvejais šildymo apkrova laikoma pagal konkrečius suvestinius šilumos suvartojimo rodiklius 1 m³ kambario tūrio.
Formulė ir skaičiavimo algoritmas išlieka tie patys, tik srities parametras S keičiasi į tūrį - V:
Atitinkamai imamas kitas savitojo vartojimo rodiklis q, nurodytas kiekvieno kambario kubinis tūris:
- patalpa pastato viduje arba su viena išorine siena ir langu - 35 W / m³;
- kampinis kambarys su vienu langu - 40 W / m³;
- tas pats su dviem šviesos angomis - 45 W / m³.
Pastaba. Didėjantys ir mažėjantys regioniniai koeficientai k formulėje taikomi be pakeitimų.
Pavyzdžiui, dabar mes nustatome savo kotedžo apkrovą, atsižvelgiant į lubų aukštį, lygų 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.
Pastebima, kad, palyginti su ankstesniu skaičiavimu, reikalinga šildymo sistemos šiluminė galia padidėjo 200 vatų. Jei paimtume patalpų aukštį 2,7–2,8 m ir apskaičiuotume energijos sąnaudas kubine talpa, tada skaičiai būtų maždaug vienodi. T. y., Šis metodas yra gana tinkamas šilumos nuostolių integruotam apskaičiavimui bet kokio aukščio patalpose.
Skaičiavimo algoritmas pagal SNiP
Šis metodas yra tiksliausias iš visų esamų. Jei pasinaudosite mūsų instrukcijomis ir teisingai atliksite skaičiavimą, galėsite būti tikri dėl rezultato ir ramiai pasirinkti šildymo įrangą. Procedūra atrodo taip:
- Kiekviename kambaryje atskirai išmatuokite išorinių sienų, grindų ir lubų kvadratūrą. Nustatykite langų ir priekinių durų plotą.
- Apskaičiuokite šilumos nuostolius visose lauko tvorose.
- Sužinokite šiluminės energijos, sunaudojamos vėdinant (įsiskverbiant) orą, suvartojimą.
- Apibendrinkite rezultatus ir gaukite realų šilumos apkrovos rodiklį.
Svarbus punktas. Dviejų aukštų name nėra atsižvelgiama į vidines lubas, nes jie nesiskiria nuo aplinkos.
Šilumos nuostolių apskaičiavimo esmė yra gana paprasta: reikia išsiaiškinti, kiek energijos praranda kiekvienas pastato konstrukcijos tipas, nes langai, sienos ir grindys yra pagaminti iš skirtingų medžiagų. Nustatant išorinių sienų kvadratūrą, atimkite įstiklintų angų plotą - pastarosios leidžia pasiekti didesnį šilumos srautą, todėl yra vertinamos atskirai.
Matuojant kambarių plotį, įpilkite į jį pusės vidinės pertvaros storio ir užfiksuokite išorinį kampą, kaip parodyta diagramoje. Tikslas yra atsižvelgti į visą išorinės tvoros kvadratūrą, prarandant šilumą visame paviršiuje.
Mes nustatome sienų ir stogų šilumos nuostolius
Šilumos srauto, einančio per to paties tipo konstrukciją (pavyzdžiui, sieną), apskaičiavimo formulė yra tokia:
Iššifruokite žymėjimą:
- šilumos nuostolių per vieną tvorą suma, kurią mes pažymėjome Qi, W;
- A - sienos kvadratas toje pačioje patalpoje, m²;
- tv - patogi temperatūra patalpoje, paprastai +22 ° С;
- tн - minimali gatvės oro temperatūra, kuri išlieka 5 šalčiausias žiemos dienas (paimkite tikrąją jūsų rajono vertę);
- R yra išorinės tvoros storio atsparumas šilumos perdavimui, m² ° C / W.
Aukščiau pateiktame sąraše išlieka vienas neaiškus parametras - R. Jo vertė priklauso nuo sienos konstrukcijos medžiagos ir tvoros storio. Norėdami apskaičiuoti šilumos perdavimo varžą, atlikite šiuos veiksmus:
- Nustatykite išorinės sienos atraminės dalies ir atskirai izoliacijos sluoksnio storį. Raidė formulėse - δ laikoma metrais.
- Iš etaloninių lentelių išsiaiškinkite konstrukcinių medžiagų šilumos laidumo koeficientus λ, o matavimo vienetas yra W / (mºС).
- Pakeiskite atrastas reikšmes formulėje vieną po kitos:
- Kiekvienam sienos sluoksniui apibrėžkite R atskirai, pridėkite rezultatus, tada naudokite pagal pirmą formulę.
Pakartokite skaičiavimus atskirai to paties kambario langams, sienoms ir luboms, tada pereikite prie kito kambario. Šilumos nuostoliai per grindis nagrinėjami atskirai, kaip aprašyta toliau.
Patarimas. Teisingi įvairių medžiagų šilumos laidumo koeficientai nurodyti normatyviniuose dokumentuose. Rusijai tai taisyklių kodeksas SP 50.13330.2012, Ukrainai - DBN V.2.6–31 ~ 2006. Dėmesio! Skaičiavimuose naudokite λ vertę, nurodytą „B“ stulpelyje darbo sąlygoms.
Skaičiavimo pavyzdys mūsų vieno aukšto namo svetainei (lubų aukštis 3 m):
- Išorinių sienų ir langų plotas: (5,04 + 4,04) x 3 = 27,24 m². Langų kvadratas yra 1,5 x 1,57 x 2 = 4,71 m². Tinklinio aptvaro plotas: 27,24 - 4,71 = 22,53 m².
- Silikatinių plytų mūro šilumos laidumas λ yra 0,87 W / (m º C), putplastis - 25 kg / m ³ - 0,044 W / (m º C). Storis yra atitinkamai 0,38 ir 0,1 m, laikome šilumos perdavimo varžą: R = 0,38 / 0,87 + 0,1 / 0,044 = 2,71 m² ° C / W.
- Lauko temperatūra - minus 25 ° С, svetainės viduje - plius 22 ° С. Skirtumas yra 25 + 22 = 47 ° C.
- Mes nustatome šilumos nuostolius per gyvenamojo kambario sienas: Q = 1 / 2,71 x 47 x 22,53 = 391 vatas.
Taip pat svarstomas šilumos srautas pro langus ir grindis. Permatomų konstrukcijų šiluminę varžą paprastai nurodo gamintojas, 22 cm storio gelžbetoninių grindų charakteristikos pateikiamos norminėje arba informacinėje literatūroje:
- Izoliuotų grindų R = 0,22 / 2,04 + 0,1 / 0,044 = 2,38 m² ° C / W, šilumos nuostoliai per stogą yra 1 / 2,38 x 47 x 5,04 x 4,04 = 402 W.
- Nuostoliai per langų angas: Q = 0,32 x 47 x71 = 70,8 W.
Bendri šilumos nuostoliai gyvenamajame kambaryje (išskyrus grindis) bus 391 + 402 + 70,8 = 863,8 vatai. Panašūs skaičiavimai atliekami likusiems kambariams, apibendrinti rezultatai.
Atkreipkite dėmesį: pastato viduje esantis koridorius neliečia išorinio apvalkalo ir praranda šilumą tik per stogą ir grindis. Į kokias tvoras reikia atsižvelgti skaičiavimo metodikoje, žiūrėkite vaizdo įraše.
Grindų padalijimas į zonas
Norėdami sužinoti šilumos kiekį, kurį praranda grindys žemėje, pastatas plane padalijamas į 2 m pločio zonas, kaip parodyta diagramoje. Pirmoji juostelė prasideda nuo išorinio pastato konstrukcijos paviršiaus.
Skaičiavimo algoritmas yra toks:
- Sudarykite kotedžo planą, padalinkite jį į 2 m pločio juostas. Didžiausias zonų skaičius yra 4.
- Apskaičiuokite grindų plotą, kuris patenka atskirai kiekvienoje zonoje, nepamirštant vidinių pertvarų. Atkreipkite dėmesį: kvadratūra kampuose skaičiuojama du kartus (brėžinyje nuspalvinta).
- Naudodamiesi skaičiavimo formule (patogumui dar kartą suteikiame), nustatykite šilumos nuostolius visose srityse, apibendrinkite skaičius.
- I zonos šilumos perdavimo varža R laikoma 2,1 m² ° C, II - 4,3, III - 8,6, likusios grindys - 14,2 m² ° C / W.
Pastaba. Jei mes kalbame apie šildomą rūsį, pirmoji juosta yra ant požeminės sienos dalies, pradedant nuo žemės paviršiaus.
Mineraline vata arba polistireno putplasčiu apšiltintos grindys apskaičiuojamos vienodai, tik prie šiluminės izoliacijos sluoksnio varžos, nustatytos pagal formulę δ / λ, pridedamos prie fiksuotų R verčių.
Skaičiavimo pavyzdys sodybos gyvenamajame kambaryje:
- I zonos kvadratūra yra (5,04 + 4,04) x 2 = 18,16 m², II sklypas - 3,04 x 2 = 6,08 m². Likusios zonos nepatenka į svetainę.
- 1-osios zonos energijos sąnaudos bus 1 / 2,1 x 47 x 18,16 = 406,4 W, antrosios - 1 / 4,3 x 47 x 6,08 = 66,5 W.
- Šilumos srautas per gyvenamojo kambario grindis yra 406,4 + 66,5 = 473 vatai.
Dabar nesunku numušti visus šilumos nuostolius nagrinėjamoje patalpoje: 863,8 + 473 = 1336,8 W, suapvalinta - 1,34 kW.
Vėdinimo oro šildymas
Didžioji dauguma privačių namų ir butų turi natūralią ventiliaciją. Gatvės oras prasiskverbia pro langų ir durų ortheksus, taip pat tiekiamo oro angas. Gaunamą šaltą masę šildo šildymo sistema, eikvodama papildomą energiją. Kaip sužinoti šių nuostolių dydį:
- Kadangi infiltracijos skaičiavimas yra pernelyg sudėtingas, norminiai dokumentai leidžia paskirstyti 3 m³ oro per valandą kiekvienam kvadratiniam metrui. Bendras tiekiamo oro tiekimas L laikomas paprastu: kambario kvadratūra padauginama iš 3.
- L yra tūris, o reikalinga oro srauto masė m. Sužinokite padauginę iš iš lentelės paimtų dujų tankį.
- Oro masė m pakeičiama į mokyklos fizikos kurso formulę, kuri leidžia nustatyti sunaudotos energijos kiekį.
Reikiamą šilumos kiekį mes apskaičiuojame remdamiesi ilgai kenčiančia svetaine, kurios plotas 15,75 m². Įplaukos tūris L = 15,75 x 3 = 47,25 m³ / h, masė - 47,25 x 1,422 = 67,2 kg / h. Darant prielaidą, kad oro šiluminė talpa (žymima raide C) yra lygi 0,28 W / (kg ºС), gauname energijos suvartojimą: Qvent = 0,28 x 67,2 x 47 = 884 W. Kaip matote, šis skaičius yra gana įspūdingas, todėl reikia atsižvelgti į oro masės šildymą.
Galutinis pastato šilumos nuostolių plius šilumos sunaudojimas ventiliacijai apskaičiuojamas sudedant visus anksčiau gautus rezultatus. Visų pirma, gyvenamojo kambario šildymo apkrova paveiks 0,88 + 1,34 = 2,22 kW. Panašiai apskaičiuojami visi kotedžo kambariai, pasibaigus energijos sąnaudoms, pridedamas vienas skaitmuo.
Galutinis atsiskaitymas
Jei jūsų smegenys dar nepradėjo virti dėl formulių dance gausos, tada tikrai įdomu pamatyti rezultatą visame vieno aukšto name. Ankstesniuose pavyzdžiuose mes atlikome pagrindinį darbą, belieka tik praeiti pro kitus kambarius ir sužinoti viso pastato išorinio korpuso šilumos nuostolius. Rasta neapdorotų duomenų:
- sienų šiluminė varža - 2,71, langai - 0,32, grindys - 2,38 m² ° С / W;
- lubų aukštis - 3 m;
- Ekstruziniu polistireniniu putplasčiu izoliuotų priekinių durų R yra 0,65 m² ° C;
- vidinė temperatūra - 22, išorinė - minus 25 ° С.
Norėdami supaprastinti skaičiavimus, siūlome sukurti lentelę „Exel“, tada ten pateiksime tarpinius ir galutinius rezultatus.
Skaičiavimų pabaigoje ir užpildžius lentelę buvo gautos šios patalpų šiluminės energijos sąnaudų vertės:
- svetainė - 2,22 kW;
- virtuvė - 2,536 kW;
- prieškambaris - 745 W;
- koridorius - 586 W;
- vonios kambarys - 676 W;
- miegamasis - 2,22 kW;
- vaikai - 2,536 kW.
Bendra 100 m² privataus namo šildymo sistemos apkrova buvo 11,518 W, suapvalinta - 11,6 kW.Pažymėtina, kad rezultatas nuo apytikslių skaičiavimo metodų skiriasi pažodžiui 5%.
Kaip naudoti skaičiavimų rezultatus
Žinodamas pastato šilumos poreikį, namo savininkas gali:
- aiškiai pasirinkti šiluminės energijos galią kotedžui šildyti;
- surinkite norimą radiatorių sekcijų skaičių;
- nustatyti reikiamą izoliacijos storį ir atlikti pastato šilumos izoliaciją;
- išsiaiškinkite aušinimo skysčio srautą bet kurioje sistemos dalyje ir prireikus atlikite hidraulinius vamzdynų skaičiavimus;
- Sužinokite vidutines dienos ir mėnesio šilumos sąnaudas.
Paskutinė pastraipa ypač domina. Mes nustatėme šilumos apkrovos vertę per 1 valandą, tačiau ją galima perskaičiuoti ilgesniam laikotarpiui ir apskaičiuoti numatomas kuro sąnaudas - dujas, malkas ar granules.