Anta att du själv ville hämta upp en panna, radiatorer och rör för värmesystemet. Uppgift nummer 1 - för att beräkna värmebelastningen för uppvärmning, med andra ord för att bestämma den totala värmeförbrukningen som är nödvändig för att värma byggnaden till en behaglig inomhus temperatur. Vi föreslår att studera 3 beräkningsmetoder - olika i resultatens komplexitet och noggrannhet.
Metoder för att bestämma lasten
Först förklarar vi betydelsen av termen. Termisk belastning är den totala mängden värme som konsumeras av värmesystemet för att värma lokalerna till standardtemperaturen under den kallaste perioden. Värdet beräknas i energienheter - kilowatt, kilokalorier (mindre ofta - kilojoules) och anges i formlerna med den latinska bokstaven Q.
Att känna till belastningen på att värma ett privat hus i allmänhet och behovet av varje rum i synnerhet, är det inte svårt att välja en panna, värmare och batterier i vattensystemet för ström. Hur man beräknar denna parameter:
- Om takhöjden inte når 3 m görs en förstorad beräkning utifrån området för de uppvärmda rummen.
- Med en takhöjd på 3 m eller mer beaktas värmeförbrukningen av lokalernas volym.
- Bestämning av värmeförlust genom extern stängsel och kostnaderna för uppvärmning av ventilationsluft enligt SNiP.
Notera. På senare år har online-kalkylatorer som finns på sidorna med olika internetresurser fått stor popularitet. Med deras hjälp är bestämningen av mängden värmeenergi snabb och kräver inga ytterligare instruktioner. Minus - resultatens tillförlitlighet måste kontrolleras, eftersom programmen är skriven av människor som inte är värmeingenjörer.
De två första beräkningsmetoderna bygger på tillämpningen av specifika termiska egenskaper i förhållande till den uppvärmda ytan eller byggnadens volym. Algoritmen är enkel, den används överallt, men ger mycket ungefärliga resultat och tar inte hänsyn till stugans isoleringsgrad.
Enligt SNiP är det mycket svårare att beräkna termisk energiförbrukning enligt SNiP. Du måste samla in massa referensdata och arbeta med beräkningarna, men de slutliga siffrorna återspeglar den verkliga bilden med en noggrannhet på 95%. Vi kommer att försöka förenkla metodiken och göra beräkningen av värmebelastningen så tillgänglig som möjligt att förstå.
Till exempel ett projekt med ett våningshus på 100 m²
För att tydligt förklara alla metoder för att bestämma mängden värmeenergi, föreslår vi att du tar ett exempel som ett envåningshus med en total yta på 100 kvadrat (enligt den externa mätningen), som visas på ritningen. Vi listar byggnadens tekniska egenskaper:
- konstruktionsregion - en remsa av tempererat klimat (Minsk, Moskva);
- tjockleken på det yttre staketet är 38 cm, materialet är silikat tegelsten;
- yttre väggisolering - polystyren med en tjocklek av 100 mm, densitet - 25 kg / m³;
- golv - betong på marken, det finns ingen källare;
- överlappande - armerade betongplattor isolerade från sidan av den kalla vinden med 10 cm polystyren;
- fönster - standardmetallplast på 2 glas, storlek - 1500 x 1570 mm (h);
- ytterdörren är metall 100 x 200 cm, isolerad med extruderat polystyrenskum 20 mm från insidan.
Stugan har inre skiljeväggar i en halv tegelsten (12 cm), pannrummet ligger i en separat byggnad. Rumets area anges på ritningen, takens höjd kommer att tas beroende på beräknad metod som förklaras - 2,8 eller 3 m.
Vi beräknar värmeförbrukningen med kvadratur
För en ungefärlig uppskattning av värmebelastningen används vanligtvis den enklaste termiska beräkningen: byggnadens area tas enligt den externa mätningen och multipliceras med 100 watt. Följaktligen kommer värmeförbrukningen i en stuga på 100 m² att vara 10.000 W eller 10 kW.Resultatet låter dig välja en panna med en säkerhetsfaktor på 1,2-1,3, i detta fall tas enhetens effekt lika med 12,5 kW.
Vi föreslår att man gör mer exakta beräkningar med beaktande av rummen, antalet fönster och utvecklingsregionen. Så med tak upp till 3 m rekommenderas det att använda följande formel:
Beräkningen utförs för varje rum separat, sedan summeras resultaten och multipliceras med den regionala koefficienten. Förklaring av noteringen av formeln:
- Q är den önskade belastningen, W;
- Spom - kvadraturen i rummet, m²;
- q är indikatorn för den specifika termiska egenskapen som är relaterad till rumets area, W / m²;
- k - koefficient med hänsyn till klimatet i bostadsområdet.
Som referens. Om ett privat hus ligger i en tempererad zon, anses koefficienten k vara lika med en. I de södra regionerna används k = 0,7; i de norra regionerna används värden 1,5–2.
En ungefärlig beräkning av den totala kvadraturindikatorn q = 100 W / m². Detta tillvägagångssätt tar inte hänsyn till platsen för rum och olika antal ljusöppningar. Korridoren inuti stugan kommer att förlora mycket mindre värme än ett hörn sovrum med fönster i samma område. Vi föreslår att värdet på den specifika termiska karakteristiken q tas enligt följande:
- för rum med en yttervägg och fönster (eller dörr) q = 100 W / m²;
- hörnrum med en lätt öppning - 120 W / m²;
- samma sak med två fönster - 130 W / m².
Hur man väljer q-värdet visas tydligt i planritningen. För vårt exempel ser beräkningen så här:
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 ni ser gav de raffinerade beräkningarna ett annat resultat - i själva verket, för att värma ett visst hus, kommer 100 m² att användas på 1 kW termisk energi mer. Figuren tar hänsyn till värmeförbrukningen för uppvärmning av utomhusluften som tränger in i hemmet genom öppningar och väggar (infiltration).
Beräkning av värmebelastning efter rumsvolym
När avståndet mellan golven och taket når 3 m eller mer, kan inte det tidigare beräkningsalternativet användas - resultatet blir felaktigt. I sådana fall anses värmebelastningen vara enligt specifika aggregerade indikatorer för värmeförbrukning per 1 m³ av rumets volym.
Formeln och beräkningsalgoritmen förblir desamma, endast områdesparametern S ändras till volymen - V:
Följaktligen tas en annan indikator för specifik förbrukning q, hänvisad till kubikapaciteten i varje rum:
- ett rum inuti byggnaden eller med en yttervägg och ett fönster - 35 W / m³;
- hörnrum med ett fönster - 40 W / m³;
- samma sak med två ljusöppningar - 45 W / m³.
Notera. Ökande och minskande regionala koefficienter k tillämpas i formeln utan förändringar.
Nu bestämmer vi till exempel belastningen på uppvärmningen av vår stuga och tar takhöjden lika 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 märks att den erforderliga värmeeffekten i värmesystemet ökade med 200 watt jämfört med föregående beräkning. Om vi tar höjden på rummen 2,7–2,8 m och beräknar energiförbrukningen genom kubikapacitet, kommer siffrorna att vara ungefär desamma. Det vill säga metoden är ganska tillämplig för den integrerade beräkningen av värmeförlust i rum av valfri höjd.
Beräkningsalgoritm enligt SNiP
Denna metod är den mest exakta av alla existerande. Om du använder våra instruktioner och utför beräkningen korrekt kan du vara 100% säker på resultatet och lugnt välja värmeutrustning. Förfarandet ser ut så här:
- Mät kvadraturen på ytterväggar, golv och tak separat i varje rum. Bestäm området för fönster och ytterdörrar.
- Beräkna värmeförlust över alla utomhusstaket.
- Ta reda på förbrukningen av termisk energi som används för att värma ventilationsluften (infiltreringsluften).
- Sammanfatta resultaten och få en riktig indikator på värmebelastningen.
En viktig punkt. I en två våningar stuga tas inte hänsyn till inre tak eftersom de inte gränsar till miljön.
Kärnan i att beräkna värmeförlust är relativt enkel: du måste ta reda på hur mycket energi varje typ av byggnadsstruktur förlorar, eftersom fönster, väggar och golv är tillverkade av olika material. När du bestämmer kvadraturen på ytterväggarna, subtrahera ytan av de glaserade öppningarna - de senare tillåter ett större värmeflöde och betraktas därför separat.
När du mäter bredden på rummen, lägg till halva tjockleken på den inre skiljeväggen till den och fånga det yttre hörnet, som visas i diagrammet. Målet är att ta hänsyn till det yttre stängslets fulla kvadratur och förlora värme över hela ytan.
Vi bestämmer värmeförlusten på väggar och tak
Formeln för att beräkna värmeflödet som passerar genom en struktur av samma typ (till exempel en vägg) är följande:
Dechiffrera notationen:
- mängden värmeförlust genom ett staket som vi betecknade Qi, W;
- A - murens kvadrat i samma rum, m²;
- tv - bekväm temperatur i rummet, vanligtvis +22 ° С;
- tн - minimitemperaturen för gatuluften som varar de 5 kallaste vinterdagarna (ta det verkliga värdet för ditt område);
- R är det yttre stakets tjocklek mot värmeöverföring, m² ° C / W.
En osäker parameter kvarstår i listan ovan - R. Dess värde beror på väggkonstruktionens material och stängslets tjocklek. Gör så här för att beräkna värmeöverföringsmotståndet:
- Bestäm tjockleken på den bärande delen av ytterväggen och, separat, isoleringsskiktet. Bokstaven i formlerna - 5 betraktas i meter.
- Ta reda på värmekonduktivitetskoefficienterna för konstruktionsmaterial λ från referenstabellerna, och mätenheten är W / (m ºС).
- Ersätt de hittade värdena i formeln en efter en:
- Definiera R för varje vägglager separat, lägg till resultaten och använd sedan i den första formeln.
Upprepa beräkningarna separat för fönster, väggar och tak i samma rum och gå vidare till nästa rum. Värmeförluster genom golv beaktas separat, som beskrivs nedan.
Dricks. Rätt värmekonduktivitetskoefficienter för olika material anges i den normativa dokumentationen. För Ryssland är detta reglerna SP 50.13330.2012 för Ukraina - DBN V.2.6–31 ~ 2006. Uppmärksamhet! I beräkningarna använder du värdet på λ föreskrivet i kolumn "B" för driftsförhållanden.
Beräkningsexempel för vardagsrummet i vårt envåningshus (takhöjd 3 m):
- Ytterväggarnas yta tillsammans med fönstren: (5,04 + 4,04) x 3 = 27,24 m². Fönstret på fönstret är 1,5 x 1,57 x 2 = 4,71 m². Nätstaket: 27,24 - 4,71 = 22,53 m².
- Värmeledningsförmågan λ för läggning av silikat tegel är 0,87 W / (m º C), skummet 25 kg / m ³ - 0,044 W / (m º C). Tjockleken är 0,38 respektive 0,1 m, vi överväger värmeöverföringsmotståndet: R = 0,38 / 0,87 + 0,1 / 0,044 = 2,71 m² ° C / W.
- Utetemperatur - minus 25 ° С, i vardagsrummet - plus 22 ° С. Skillnaden är 25 + 22 = 47 ° C.
- Vi bestämmer värmeförlusten genom vardagsrummet: Q = 1 / 2,71 x 47 x 22,53 = 391 watt.
På liknande sätt beaktas värmeflöde genom fönster och golv. Värmemotståndet för genomskinliga konstruktioner indikeras vanligtvis av tillverkaren, egenskaperna hos armerade betonggolv med en tjocklek av 22 cm finns i normativ eller referenslitteratur:
- R för isolerat golv = 0,22 / 2,04 + 0,1 / 0,044 = 2,38 m² ° C / W, värmeförlust genom taket är 1 / 2,38 x 47 x 5,04 x 4,04 = 402 W.
- Förlorar genom fönsteröppningar: Q = 0,32 x 47 x71 = 70,8 W.
Den totala värmeförlusten i vardagsrummet (exklusive golv) blir 391 + 402 + 70,8 = 863,8 watt. Liknande beräkningar utförs för de återstående rummen, resultaten sammanfattas.
Observera: korridoren inuti byggnaden kommer inte i kontakt med det yttre skalet och tappar värme endast genom tak och golv. Vilka staket som ska beaktas i beräkningsmetoden, se videon.
Uppdelning av golvet i zoner
För att ta reda på hur mycket värme som förlorats av golven på marken är byggnaden i planen uppdelad i zoner som är 2 m breda, som visas i diagrammet. Den första remsan startar från byggnadens yttre yta.
Beräkningsalgoritmen är som följer:
- Skissera stugplanen, dela den i remsor som är 2 m breda. Det maximala antalet zoner är 4.
- Beräkna ytan på golvet som faller separat i varje zon och försumma de inre partitionerna. Observera: kvadraturen i hörnen räknas två gånger (skuggad på ritningen).
- Använd beräkningsformeln (för enkelhets skull ger vi den igen), bestäm värmeförlusten i alla områden, sammanfatta siffrorna.
- Värmeöverföringsmotståndet R för zon I anses vara 2,1 m² ° C / W, II - 4,3, III - 8,6, resten av golvet - 14,2 m² ° C / W.
Notera. Om vi talar om en uppvärmd källare, är den första remsan belägen på den underjordiska delen av väggen, med början från marknivån.
Golv isolerade med mineralull eller polystyrenskum beräknas identiskt, endast värmemotståndet för isoleringsskiktet, bestämt med formeln 5 / λ, läggs till fasta R-värden.
Beräkningsexempel i vardagsrummet i ett hus på landet:
- Kvadraturen för zon I är (5,04 + 4,04) x 2 = 18,16 m², tomt II - 3,04 x 2 = 6,08 m². De återstående zonerna kommer inte in i vardagsrummet.
- Energiförbrukningen för den första zonen blir 1 / 2,1 x 47 x 18,16 = 406,4 W, för den andra - 1 / 4,3 x 47 x 6,08 = 66,5 W.
- Mängden värmeflöde genom vardagsrumsgolvet är 406,4 + 66,5 = 473 watt.
Nu är det lätt att slå ner den totala värmeförlusten i det aktuella rummet: 863,8 + 473 = 1336,8 W, avrundat - 1,34 kW.
Ventilationsluftvärme
De allra flesta privata hus och lägenheter har naturlig ventilation. Gatuluft tränger igenom fönster och dörrar, liksom tilluftsöppningar. Den inkommande kalla massan värms upp av värmesystemet och spenderar ytterligare energi. Hur du hittar mängden av dessa förluster:
- Eftersom beräkningen av infiltration är för komplicerad tillåter regleringsdokument fördelning av 3 m³ luft per timme för varje kvadratmeter bostad. Den totala tilluftsförsörjningen L anses vara enkel: rummet kvadratur multipliceras med 3.
- L är volymen, och massan m av luftflödet behövs. Ta reda på det genom att multiplicera med densiteten för gasen från tabellen.
- Luftmassan m ersätts med formeln för skolfysikkursen, vilket gör det möjligt att bestämma mängden energi som spenderas.
Vi beräknar den erforderliga mängden värme på exemplet med ett långtidsrum med en yta på 15,75 m². Inflödesvolymen L = 15,75 x 3 = 47,25 m³ / h, massa - 47,25 x 1,422 = 67,2 kg / h. Om vi antar luftens värmekapacitet (indikerat med bokstaven C) lika med 0,28 W / (kg С), finner vi energiförbrukningen: Qvent = 0,28 x 67,2 x 47 = 884 W. Som ni ser är siffran ganska imponerande, varför värmning av luftmassorna måste beaktas.
Den slutliga beräkningen av byggnadens värmeförluster plus värmeförbrukningen för ventilation bestäms genom att summera alla tidigare erhållna resultat. I synnerhet kommer belastningen på uppvärmningen av vardagsrummet att resultera i siffran 0,88 + 1,34 = 2,22 kW. På samma sätt beräknas alla stugens rum, i slutet av energikostnaderna uppgår till en siffra.
Slutlig lösning
Om din hjärna ännu inte börjat koka på grund av överflödet av formler 😊, är det säkert intressant att se resultatet i hela en våningen. I de tidigare exemplen gjorde vi huvudarbetet, det återstår bara att gå igenom andra rum och ta reda på värmeförlusten i byggnadens hela yttre skal. Hittade rå data:
- värmebeständighet hos väggar - 2,71, fönster - 0,32, golv - 2,38 m² ° С / W;
- takhöjd - 3 m;
- R för ytterdörren isolerad med strängsprutat polystyrenskum är 0,65 m² ° C / W;
- intern temperatur - 22, extern - minus 25 ° С.
För att förenkla beräkningarna föreslår vi att skapa en tabell i Exel, då lägger vi där mellanliggande och slutliga resultat.
I slutet av beräkningarna och ifyllning av tabellen erhölls följande värden för värmeenergiförbrukning för lokalerna:
- vardagsrum - 2,22 kW;
- kök - 2.536 kW;
- hall - 745 W;
- korridor - 586 W;
- badrum - 676 W;
- sovrum - 2,22 kW;
- barn - 2.536 kW.
Den totala belastningen på värmesystemet i ett privat hus på 100 m² var 11.518 W, avrundat - 11.6 kW.Det är anmärkningsvärt att resultatet skiljer sig från ungefärliga beräkningsmetoder med bokstavligen 5%.
Hur man använder resultaten av beräkningarna
Genom att känna till byggnadens värmebehov kan husägaren:
- välj tydligt kraften hos värmekraftutrustning för att värma stugan;
- slå önskat antal sektioner av radiatorer;
- bestämma den erforderliga tjockleken på isoleringen och utföra värmeisolering av byggnaden;
- ta reda på flödeshastigheten för kylvätskan på någon del av systemet och, vid behov, utföra hydraulisk beräkning av rörledningar;
- Ta reda på den genomsnittliga dagliga och månatliga värmeförbrukningen.
Det sista stycket är av särskilt intresse. Vi hittade värdet på värmebelastningen på 1 timme, men det kan beräknas under en längre period och beräkna den uppskattade bränsleförbrukningen - gas, ved eller pellets.