Претпоставимо да сте сами желели да покупите котао, радијаторе и цеви за систем грејања приватне куће. Задатак број 1 - израчунати топлотно оптерећење за грејање, другим речима, одредити укупну потрошњу топлоте неопходну за загревање зграде на удобну унутрашњу температуру. Предлажемо да се проуче 3 методе прорачуна - различите у сложености и тачности резултата.
Методе за одређивање оптерећења
Прво објашњавамо значење термина. Термичко оптерећење је укупна количина топлоте коју систем грејања троши да би загрејао просторије на стандардну температуру у најхладнијем периоду. Вредност се израчунава у јединицама енергије - киловатима, килокалоријама (ређе - килоџулима) и приказује се у формулама с латиничним словом К.
Знајући оптерећење грејања приватне куће уопште и посебно потребе сваке собе, није тешко одабрати котао, грејаче и батерије водовода за напајање. Како израчунати овај параметар:
- Ако висина плафона не достигне 3 м, израчунава се увећани прорачун према површини грејаних просторија.
- Са висином плафона од 3 м или више, потрошња топлотне енергије сматра се запремином просторија.
- Одређивање губитка топлоте спољним оградама и трошкова грејања ваздуха за вентилацију према СНиП.
Белешка. У последњих неколико година, интернетски калкулатори смештени на страницама различитих Интернет извора стекли су велику популарност. Уз њихову помоћ, одређивање количине топлотне енергије је брзо и не захтева додатна упутства. Минус - мора се провјерити поузданост резултата, јер програме пишу људи који нису инжењери топлине.
Прве две методе израчуна заснивају се на примени специфичних топлотних карактеристика у односу на грејни простор или запремину зграде. Алгоритам је једноставан, користи се свуда, али даје врло приближне резултате и не узима у обзир степен изолације викендице.
Према СНиП-у, много је теже израчунати потрошњу топлотне енергије према СНиП. Морат ћете прикупити пуно референтних података и радити на прорачунима, али коначни бројеви ће одражавати стварну слику с тачношћу од 95%. Покушаћемо да поједноставимо методологију и израчунамо оптерећење грејања што је могуће разумљивије.
На пример, пројекат једнокатнице од 100 м²
Да бисмо јасно објаснили све методе за одређивање количине топлотне енергије, предлажемо да за пример узмемо једнокатну кућу укупне површине 100 квадрата (према спољном мерењу), приказану на цртежу. Наводимо техничке карактеристике зграде:
- грађевинска регија - пруга умјерене климе (Минск, Москва);
- дебљина спољне ограде је 38 цм, материјал је силикатна цигла;
- спољна изолација зидова - полистирен дебљине 100 мм, густина - 25 кг / м³;
- подови - бетонски на тлу, подрума нема;
- преклапање - армирано-бетонске плоче изолиране са стране хладног поткровља полистиреном од 10 цм;
- прозори - стандардна метал-пластика на 2 стакла, величина - 1500 к 1570 мм (х);
- предња врата су метална 100 к 200 цм, изолирана екструдираном полистиренском пеном од 20 мм изнутра.
Викендица има унутрашње преграде у пола цигле (12 цм), котларница се налази у посебној згради. На цртежу је означена површина просторија, висина плафона узимаће се у зависности од објашњене методе израчуна - 2,8 или 3 м.
Потрошњу топлоте израчунавамо квадратом
За приближну процену оптерећења грејања обично се користи најједноставнији топлотни прорачун: површина зграде узима се према спољном мерењу и множи са 100 вата. Сходно томе, потрошња топлоте викендице од 100 м² биће 10 000 В или 10 кВ.Резултат вам омогућава да одаберете котао са сигурносним фактором од 1,2-1,3, у том случају снага јединице је једнака 12,5 кВ.
Предлажемо да се изврше тачнији прорачуни узимајући у обзир локацију соба, број прозора и регион развоја. Дакле, код плафона до 3 м препоручује се употреба следеће формуле:
Прорачун се врши за сваку собу посебно, а затим се резултати сабирају и множе са регионалним коефицијентом. Објашњење ознаке формуле:
- К је жељено оптерећење, В;
- Спом - квадратура просторије, м²;
- к је показатељ специфичне топлотне карактеристике која се односи на површину просторије, В / м²;
- к - коефицијент који узима у обзир климу у области боравка.
За референцу. Ако се приватна кућа налази у умереној зони, коефицијент к се сматра једнаким. У јужним регионима, к = 0,7, у северним регионима се користе вредности 1,5–2.
Приближни израчун укупног квадратура индикатора к = 100 В / м². Овај приступ не узима у обзир локацију просторија и различит број светлосних отвора. Ходник унутар викендице изгубит ће много мање топлине од угаоне спаваће собе с прозорима исте површине. Предлажемо узимање вредности специфичне топлотне карактеристике к на следећи начин:
- за собе са једним спољним зидом и прозором (или вратима) к = 100 В / м²;
- угаоне собе са једним отвореним светлом - 120 В / м²;
- исто са два прозора - 130 В / м².
Како одабрати вредност к јасно је приказано на тлоцрту. У нашем примеру, прорачун изгледа овако:
К = (15,75 к 130 + 21 к 120 + 5 к 100 + 7 к 100 + 6 к 100 + 15,75 к 130 + 21 к 120) к 1 = 10935 В ≈ 11 кВ.
Као што видите, рафинирани прорачуни дали су другачији резултат - у ствари, за грејање одређене куће биће потрошено 100 м² на 1 кВ топлотне енергије више. На слици је узета у обзир потрошња топлоте за загревање спољног ваздуха који продире у кућу кроз отворе и зидове (инфилтрација).
Прорачун топлотног оптерећења запремином просторија
Када удаљеност између пода и плафона достигне 3 м или више, претходна опција израчуна не може се користити - резултат ће бити нетачан. У таквим случајевима сматра се да је оптерећење грејања према специфичним агрегатним показатељима потрошње топлоте по 1 м³ запремине просторије.
Формула и алгоритам израчуна остају исти, само површински параметар С мијења се на волумен - В:
У складу с тим, узима се још један показатељ специфичне потрошње к, који се односи на кубни капацитет сваке просторије:
- просторија унутар зграде или са једним спољним зидом и прозором - 35 В / м³;
- угаона соба са једним прозором - 40 В / м³;
- исто са два отвора за светлост - 45 В / м³.
Белешка. Повећавајући и опадајући регионални коефицијенти к примењују се у формули без промена.
Сада, на пример, одређујемо оптерећење грејања наше викендице, узимајући висину плафона једнаку 3 м:
К = (47,25 к 45 + 63 к 40 + 15 к 35 + 21 к 35 + 18 к 35 + 47,25 к 45 + 63 к 40) к 1 = 11182 В ≈ 11,2 кВ.
Примјетно је да се потребна топлотна снага система гријања повећала за 200 вата у односу на претходни прорачун. Ако узмемо висину просторија 2,7–2,8 м и израчунамо потрошњу енергије кроз кубни капацитет, тада ће цифре бити приближно исте. То јест, метода је сасвим применљива за интегрисани прорачун губитка топлоте у просторијама било које висине.
Алгоритам за прорачун према СНиП
Ова метода је најтачнија од свих постојећих. Ако користите наша упутства и правилно извршите израчунавање, можете бити 100% сигурни у резултат и мирно одабрати опрему за грејање. Процедура изгледа овако:
- Измерите квадратуру спољних зидова, подова и плафона одвојено у свакој соби. Одредите површину прозора и улазних врата.
- Израчунајте губитак топлоте на свим вањским оградама.
- Сазнајте потрошњу топлотне енергије која се користи за загревање ваздуха за прозрачивање (инфилтрацију).
- Сумирајте резултате и добијте прави показатељ топлотног оптерећења.
Важна тачка. У двокатној викендици унутрашњи плафони се не узимају у обзир јер не граниче са околином.
Суштина израчунавања губитка топлоте релативно је једноставна: требате сазнати колико енергије губи свака врста грађевне грађевине, јер су прозори, зидови и подови направљени од различитих материјала. Када одређујете квадратуру спољних зидова, одузмите површину остакљених отвора - они омогућавају већи топлотни ток и зато се разматрају одвојено.
Када мерите ширину просторија, додајте јој половину дебљине унутрашње преграде и снимите спољни угао, као што је приказано на дијаграму. Циљ је узети у обзир пуну квадратуру спољне ограде, губећи топлину по целој површини.
Утврђујемо губитак топлине зидова и кровова
Формула за израчунавање топлотног тока који пролази кроз структуру истог типа (на пример, зид) је следећа:
Дешифрирајте ознаку:
- количину губитка топлоте кроз једну ограду коју смо означили Ки, В;
- А - разбијање зида унутар исте просторије, м²;
- тв - угодна температура у соби, обично +22 ° С;
- тн - минимална температура уличног ваздуха која траје током 5 најхладнијих зимских дана (узмите стварну вредност за ваше подручје);
- Р је отпор дебљине спољне ограде на преношење топлоте, м² ° Ц / В.
На горњој листи остаје један неизвестан параметар - Р. Њена вредност зависи од материјала зидне конструкције и дебљине ограде. Да бисте израчунали отпор преноса топлоте, поступите на следећи начин:
- Одредите дебљину носећег дела спољног зида, а одвојено и изолациони слој. Слово у формулама - δ, сматра се у метрима.
- Пронађите коефицијенте топлотне проводљивости конструкцијских материјала λ из референтних табела, а мерна јединица је В / (мºС).
- Замените пронађене вредности у формули једну по једну:
- Дефинишите Р за сваки зидни слој засебно, додајте резултате, а затим користите у првој формули.
Поновите израчуне одвојено за прозоре, зидове и таванице у истој просторији, а затим пређите на следећу собу. Губици топлине кроз подове сматрају се засебно, као што је описано у наставку.
Савет. Исправни коефицијенти топлотне проводљивости разних материјала наведени су у нормативној документацији. За Русију је ово Кодекс правила СП 50.13330.2012, за Украјину - ДБН В.2.6–31 ~ 2006. Пажња! У прорачунима користите вредност λ која је прописана у колони "Б" за радне услове.
Пример израчуна за дневни боравак наше једнокатнице (висина плафона 3 м):
- Површина спољних зидова заједно са прозорима: (5,04 + 4,04) к 3 = 27,24 м². Квадрат прозора је 1,5 к 1,57 к 2 = 4,71 м². Нето површина ограде: 27,24 - 4,71 = 22,53 м².
- Топлотна проводљивост λ за зидање силикатне опеке је 0,87 В / (м º Ц), пена 25 кг / м³ - 0,044 В / (м º Ц). Дебљина је 0,38, односно 0,1 м, сматрамо отпор топлотног преноса: Р = 0,38 / 0,87 + 0,1 / 0,044 = 2,71 м² ° Ц / В.
- Спољна температура - минус 25 ° Ц, у дневној соби - плус 22 ° С. Разлика је 25 + 22 = 47 ° Ц.
- Губитак топлоте одређујемо кроз зидове дневног боравка: К = 1 / 2,71 к 47 к 22,53 = 391 вата.
Слично томе, разматра се проток топлоте кроз прозоре и подове. Термичка отпорност прозрачних конструкција обично назначује произвођач, карактеристике армирано-бетонских подова дебљине 22 цм налазе се у нормативној или референтној литератури:
- Р изолованог пода = 0,22 / 2,04 + 0,1 / 0,044 = 2,38 м² ° Ц / В, губитак топлоте кроз кров је 1 / 2,38 к 47 к 5,04 к 4,04 = 402 В.
- Губици кроз прозоре: К = 0,32 к 47 к71 = 70,8 В.
Укупни губитак топлоте у дневној соби (без подова) износиће 391 + 402 + 70,8 = 863,8 вата. Сличне калкулације се врше за преостале просторије, резултати су сумирани.
Имајте на уму: ходник унутар зграде не долази у додир са спољном шкољком и губи топлоту само кроз кров и под. Које ограде треба узети у обзир у методологији израчуна, погледајте у видеу.
Подјела пода на зоне
Да бисте сазнали количину топлине изгубљене од пода на земљи, зграда је у плану подељена на 2 м широке зоне, као што је приказано на дијаграму. Прва трака почиње од спољне површине грађевне конструкције.
Алгоритам израчуна је следећи:
- Нацртајте план викендице, поделите га на траке ширине 2 м. Максимални број зона је 4.
- Израчунајте површину пода која засебно пада у свакој зони занемарујући унутрашње преграде. Напомињемо: квадрат у угловима броји се два пута (на цртежу је осјенчан).
- Помоћу формуле за израчунавање (ради практичности дајемо поново), одредите губитак топлоте у свим областима, резимирајте бројке.
- Отпор преноса топлоте Р за зону И сматра се 2,1 м² ° Ц / В, ИИ - 4,3, ИИИ - 8,6, остатак пода - 14,2 м² ° Ц / В.
Белешка. Ако говоримо о загрејаном подруму, прва трака налази се на подземном делу зида, почевши од нивоа земље.
Подови изолирани минералном вуном или полистиренском пеномом израчунавају се идентично, само се термички отпор изолационог слоја, одређен формулом δ / λ, додаје фиксним вриједностима Р.
Пример израчуна у дневној соби сеоске куће:
- Квадратура зоне И је (5,04 + 4,04) к 2 = 18,16 м², парцела ИИ - 3,04 к 2 = 6,08 м². Преостале зоне не улазе у дневни боравак.
- Потрошња енергије за 1. зону биће 1 / 2.1 к 47 к 18.16 = 406.4 В, за другу - 1 / 4.3 к 47 к 6.08 = 66.5 В.
- Количина протока топлоте кроз подове дневне собе је 406,4 + 66,5 = 473 вата.
Сада је лако срушити укупни губитак топлоте у дотичној соби: 863,8 + 473 = 1336,8 В, заокружен - 1,34 кВ.
Вентилационо грејање ваздуха
Велика већина приватних кућа и станова има природну вентилацију. Улични ваздух продире кроз прилазе прозора и врата, као и кроз отворе за довод ваздуха. Долазна хладна маса се загрева системом грејања, трошећи додатну енергију. Како сазнати висину ових губитака:
- Пошто је израчунавање инфилтрације превише компликовано, регулаторни документи омогућавају доделу 3 м³ ваздуха на сат за сваки квадратни метар стамбеног простора. Укупни довод ваздуха Л сматра се једноставним: квадратура просторије се множи са 3.
- Л је запремина, а потребна је маса м протока ваздуха. Сазнајте множењем са густином гаса узетом из табеле.
- Зрачна маса м је замењена формулом колегија школске физике, што омогућава утврђивање количине утрошене енергије.
Потребну количину топлоте израчунавамо на примеру дуготрајне дневне собе са површином од 15,75 м². Запремина прилива Л = 15,75 к 3 = 47,25 м³ / х, маса - 47,25 к 1,422 = 67,2 кг / х. Под претпоставком да је топлотни капацитет ваздуха (назначен словом Ц) једнак 0,28 В / (кг ºС), налазимо да је потрошња енергије: Квент = 0,28 к 67,2 к 47 = 884 В. Као што видите, цифра је прилично импресивна, због чега се мора водити рачуна о загревању ваздушних маса.
Коначни прорачун топлотног губитка зграде плус потрошње топлоте за вентилацију одређује се сабирањем свих претходно добијених резултата. Конкретно, оптерећење грејања дневног боравка резултираће сликом 0,88 + 1,34 = 2,22 кВ. Слично томе, израчунавају се све просторије викендице, на крају трошкови енергије сачињавају и једну цифру.
Коначни обрачун
Ако вам мозак још није почео кључати због обиља формула, 😊, онда је сигурно занимљиво видјети резултат у једнокатној кући. У претходним примерима смо радили главни посао, остаје нам само да прођемо кроз друге просторије и откријемо топлотни губитак целокупне спољне љуске зграде. Пронађени су необрађени подаци:
- топлотна отпорност зидова - 2,71, прозора - 0,32, пода - 2,38 м² ° С / В;
- висина плафона - 3 м;
- Р за улазна врата изолована екструдираном полистиренском пеном је 0,65 м² ° Ц / В;
- унутрашња температура - 22, спољна - минус 25 ° С.
Да бисмо поједноставили израчунавање, предлажемо да се креира табела у Екелу, а затим ћемо тамо ставити прелазне и коначне резултате.
На крају прорачуна и попуњавања табеле, добијене су следеће вредности потрошње топлотне енергије за просторије:
- дневни боравак - 2,22 кВ;
- кухиња - 2.536 кВ;
- ходник - 745 В;
- ходник - 586 В;
- купатило - 676 В;
- спаваћа соба - 2,22 кВ;
- дечији - 2.536 кВ.
Укупно оптерећење система грејања приватне куће од 100 м² износило је 11.518 В, заокружено - 11.6 кВ.Потребно је напоменути да се резултат разликује од приближних метода прорачуна за буквално 5%.
Како се користе резултати израчуна
Знајући потребу за топлином у згради, власник куће може:
- јасно изабрати снагу опреме за топлотну енергију за грејање викендице;
- бирајте жељени број секција радијатора;
- одредити потребну дебљину изолације и извршити топлотну изолацију зграде;
- сазнајте проток расхладне течности на било ком делу система и, ако је потребно, извршите хидраулички прорачун цевовода;
- Сазнајте просечну дневну и месечну потрошњу топлоте.
Последњи пасус је од посебног интереса. Пронашли смо вредност топлотног оптерећења за 1 сат, али може се прерачунати на дужи период и израчунати процењену потрошњу горива - гаса, дрва за огрев или пелета.