При извършване на строителството на частни къщи или различни реконструкции на жилищни сгради, които са експлоатирани за дълъг период от време, задължително условие е наличието на документ, демонстриращ изчисляването на обема на отоплителната система.
Можете сериозно и дълго да забравите за хаотичното строителство и поддръжка на сгради, които не са могли да устоят дълго - сега е век, когато всичко е формализирано, инсталирано и проверено (в името на благото на собствениците на къщи, разбира се). Изчисленият документ директно показва почти цялата информация за количеството топлина, което е необходимо за отопление на жилищната част на сградата.
За да се разбере как се изчислява отоплението, е необходимо да се вземе предвид не само изчисляването на отоплителните устройства на отоплителната система, но и материалът, използван при изграждането на къщата, пода, местоположението на прозорците на кардиналните точки, метеорологичните условия в региона и други безспорно важни неща.
Едва след това можем да кажем с пълна увереност, че трябва да запомните колко важно е изчисляването на отоплителните устройства на отоплителната система - ако не се вземе предвид всичко, резултатът ще бъде изкривен.
Методи за определяне на товара
Първо, нека да обясним значението на термина. Топлинното натоварване е общото количество топлина, консумирана от отоплителната система за отопление на помещенията до стандартната температура през най-студения период. Стойността се изчислява в единици енергия - киловати, килокалории (по-рядко - килоджаули) и се обозначава във формулите с латинската буква Q.
Познавайки натоварването на отоплението на частна къща като цяло и по-специално нуждите на всяка стая, не е трудно да се избере котел, нагреватели и батерии за водна система по отношение на мощността. Как може да се изчисли този параметър:
- Ако височината на тавана не достига 3 м, се прави увеличено изчисление за площта на отопляваните помещения.
- При височина на тавана 3 m или повече, консумацията на топлина се изчислява от обема на помещенията.
- Определяне на топлинните загуби чрез външни огради и разходите за отопление на вентилационния въздух в съответствие със SNiP.
Забележка. През последните години онлайн калкулаторите, публикувани на страниците на различни интернет ресурси, придобиха широка популярност. С тяхна помощ определянето на количеството топлинна енергия се извършва бързо и не изисква допълнителни инструкции. Недостатъкът е, че трябва да се проверява надеждността на резултатите, защото програмите се пишат от хора, които не са топлинни инженери.
Снимка на сградата, направена с термокамера
Първите два метода за изчисление се основават на прилагането на специфичната топлинна характеристика по отношение на отопляемата площ или обема на сградата. Алгоритъмът е прост, използва се навсякъде, но дава много приблизителни резултати и не отчита степента на изолация на вилата.
Много по-трудно е да се изчисли консумацията на топлинна енергия според SNiP, както правят инженерите-дизайнери. Ще трябва да съберете много референтни данни и да работите усилено върху изчисленията, но крайните числа ще отразяват реалната картина с точност от 95%. Ще се опитаме да опростим методологията и да направим изчисляването на отоплителния товар възможно най-лесно за разбиране.
Формули за изчисляване на мощността на нагревателя за различни помещения
Формулата за изчисляване на мощността на нагревателя зависи от височината на тавана. За помещения с височина на тавана
- S е площта на стаята;
- ∆T - пренос на топлина от нагревателната секция.
За помещения с височина на тавана> 3 м изчисленията се извършват по формулата
- S е общата площ на стаята;
- IsT е преносът на топлина от една секция на батерията;
- h - височина на тавана.
Тези прости формули ще помогнат за точното изчисляване на необходимия брой секции на отоплителното устройство. Преди да въведете данни във формулата, определете реалния топлопренос на секцията, като използвате формулите, дадени по-рано! Това изчисление е подходящо за средна температура на входящата отоплителна среда от 70 ° C. За други стойности трябва да се вземе предвид корекционният коефициент.
Ето няколко примера за изчисления. Представете си, че една стая или нежилищни помещения са с размери 3 х 4 м, височината на тавана е 2,7 м (стандартната височина на тавана в градските апартаменти, построени от Съвет). Определете обема на стаята:
3 х 4 х 2,7 = 32,4 кубически метра.
Сега нека изчислим топлинната мощност, необходима за отопление: умножаваме обема на помещението по показателя, необходим за нагряване на един кубичен метър въздух:
Знаейки реалната мощност на отделна секция на радиатора, изберете необходимия брой секции, закръглявайки го нагоре. И така, 5.3 се закръглява до 6, а 7.8 - до 8 секции. При изчисляване на отоплението на съседни стаи, които не са отделени от врата (например кухня, отделена от хола с арка без врата), площите на стаите се обобщават. За стая със стъклопакет или изолирани стени можете да закръглите надолу (изолацията и прозорците с двоен стъклопакет намаляват топлинните загуби с 15-20%), а в ъглова стая и стаи на високи етажи добавете една или две секции " в резерв ".
Защо батерията не се загрява?
Но понякога мощността на секциите се преизчислява въз основа на реалната температура на охлаждащата течност и броят им се изчислява, като се вземат предвид характеристиките на помещението и се инсталира с необходимия резерв ... и в къщата е студено! Защо се случва това? Какви са причините за това? Може ли тази ситуация да бъде коригирана?
Причината за понижаването на температурата може да бъде намаляване на налягането на водата от котелното помещение или ремонт от съседи! Ако по време на ремонта съсед стесни щранга с топла вода, инсталира система за "топъл под", започне да отоплява лоджия или остъклен балкон, на който е подредил зимна градина - налягането на топла вода, влизаща във вашите радиатори, разбира се, намалете.
Но е напълно възможно стаята да е студена, защото сте инсталирали чугунен радиатор неправилно. Обикновено под прозореца се монтира чугунена батерия, така че топлия въздух, издигащ се от повърхността му, да създаде вид топлинна завеса пред отвора на прозореца. Обаче задната страна на масивната батерия загрява не въздуха, а стената! За да намалите топлинните загуби, залепете специален отразяващ екран на стената зад отоплителните радиатори. Или можете да си купите декоративни чугунени батерии в ретро стил, които не е необходимо да се монтират на стената: те могат да бъдат фиксирани на значително разстояние от стените.
Например, проект на едноетажна къща от 100 m²
За да обясним ясно всички методи за определяне на количеството топлинна енергия, предлагаме да вземем за пример едноетажна къща с обща площ от 100 квадрата (чрез външно измерване), показана на чертежа. Нека изброим техническите характеристики на сградата:
- районът на застрояване е зона с умерен климат (Минск, Москва);
- дебелина на външните огради - 38 см, материал - силикатна тухла;
- изолация на външна стена - полистирол с дебелина 100 mm, плътност - 25 kg / m³;
- подове - бетон на земята, без мазе;
- припокриване - стоманобетонни плочи, изолирани отстрани на студеното таванско помещение с 10 см пяна;
- прозорци - стандартна металопластика за 2 чаши, размер - 1500 х 1570 мм (h);
- входна врата - метална 100 х 200 см, изолирана отвътре с 20 мм екструдиран пенополистирол.
Вилата има вътрешни прегради с половин тухла (12 см), котелното се намира в отделна сграда. Площите на помещенията са посочени на чертежа, височината на таваните ще бъде взета в зависимост от обяснения метод на изчисление - 2,8 или 3 m.
Какво определя мощността на чугунените радиатори
Чугунените секционни радиатори са доказан начин за отопление на сгради от десетилетия.Те са много надеждни и издръжливи, но има няколко неща, които трябва да имате предвид. И така, те имат малко малка повърхност за пренос на топлина; около една трета от топлината се предава чрез конвекция. Първо, препоръчваме да гледате за предимствата и характеристиките на чугунените радиатори в това видео.
Площта на участъка на чугунения радиатор MC-140 е (по отношение на отоплителната площ) само 0,23 m2, тегло 7,5 kg и побира 4 литра вода. Това е доста малко, така че всяка стая трябва да има поне 8-10 секции. Винаги трябва да се взема предвид площта на участъка на чугунен радиатор, за да не се нараните. Между другото, в чугунните батерии захранването с топлина също е малко забавено. Мощността на секция от чугунен радиатор обикновено е около 100-200 вата.
Работното налягане на чугунен радиатор е максималното налягане на водата, което може да издържи. Обикновено тази стойност варира около 16 атм. А преносът на топлина показва колко топлина се отделя от една секция на радиатора.
Често производителите на радиатори надценяват преноса на топлина. Например можете да видите, че чугунните радиатори топлопредаването при делта t 70 ° C е 160/200 W, но значението на това не е напълно ясно. Обозначението "делта t" всъщност е разликата между средните температури на въздуха в помещението и в отоплителната система, т.е. при делта t 70 ° C работният график на отоплителната система трябва да бъде: подаване 100 ° C, връщане 80 ° С Вече е ясно, че тези цифри не съответстват на реалността. Следователно ще бъде правилно да се изчисли топлопредаването на радиатора при делта t 50 ° C. В наши дни широко се използват чугунени радиатори, чийто топлопренос (по-точно мощността на чугунената радиаторна секция) се колебае в областта от 100-150 W.
Едно просто изчисление ще ни помогне да определим необходимата топлинна мощност. Площта на вашата стая в mdelta трябва да се умножи по 100 W. Тоест за стая с площ от 20 mdelta е необходим радиатор от 2000 W. Не забравяйте да имате предвид, че ако в стаята има прозорци с двоен стъкло, извадете от резултата 200 W, а ако в стаята има няколко прозореца, твърде големи прозорци или ако е ъглова, добавете 20-25%. Ако не вземете предвид тези точки, радиаторът ще работи неефективно и резултатът е нездравословен микроклимат във вашия дом. Също така не трябва да избирате радиатор по ширината на прозореца, под който ще се намира, а не по силата му.
Ако мощността на чугунените радиатори във вашия дом е по-висока от топлинните загуби на помещението, устройствата ще прегреят. Последиците може да не са много приятни.
- На първо място, в борбата срещу задуха, възникнала поради прегряване, ще трябва да отворите прозорци, балкони и т.н., създавайки течения, които създават дискомфорт и болести за цялото семейство и особено за децата.
- На второ място, поради силно нагрятата повърхност на радиатора, кислородът изгаря, влажността на въздуха пада рязко и дори се появява миризмата на изгорял прах. Това носи особено страдание за страдащите от алергии, тъй като сухият въздух и изгорелият прах дразнят лигавиците и причиняват алергична реакция. И това засяга и здравите хора.
- И накрая, неправилно избраната мощност на чугунени радиатори е следствие от неравномерно разпределение на топлината, постоянни температурни спадове. Радиаторните термостатични клапани се използват за регулиране и поддържане на температурата. Безполезно е обаче да ги инсталирате на чугунени радиатори.
Ако топлинната мощност на вашите радиатори е по-малка от топлинните загуби на помещението, този проблем се решава чрез създаване на допълнително електрическо отопление или дори пълна подмяна на отоплителни устройства. И това ще ви коства време и пари.
Ето защо е много важно, като се вземат предвид горните фактори, да изберете най-подходящия радиатор за вашата стая.
Изчисляваме консумацията на топлина по квадратура
За приблизителна оценка на нагряващото натоварване обикновено се използва най-простото изчисляване на топлината: площта на сградата се взема по външните размери и се умножава по 100 W. Съответно консумацията на топлина за селска къща от 100 m² ще бъде 10 000 W или 10 kW.Резултатът ви позволява да изберете котел с коефициент на безопасност 1,2-1,3, в този случай се приема, че мощността на уреда е 12,5 kW.
Предлагаме да извършим по-точни изчисления, като вземем предвид местоположението на стаите, броя на прозорците и района на сградата. Така че, с височина на тавана до 3 м, се препоръчва да се използва следната формула:
Изчислението се извършва за всяка стая поотделно, след което резултатите се сумират и умножават по регионалния коефициент. Обяснение на обозначенията на формулата:
- Q е необходимата стойност на натоварване, W;
- Spom - квадрат на стаята, m²;
- q е показателят за специфичните топлинни характеристики, свързани с площта на помещението, W / m2;
- k - коефициент, отчитащ климата в района на пребиваване.
За справка. Ако частна къща се намира в зона с умерен климат, коефициентът k се приема, че е равен на единица. В южните райони k = 0,7, в северните региони се използват стойностите от 1,5-2.
При приблизително изчисление според общата квадратура индикаторът q = 100 W / m². Този подход не отчита местоположението на стаите и различния брой светлинни отвори. Коридорът във вилата ще загуби много по-малко топлина от ъгловата спалня с прозорци от същата зона. Предлагаме да вземем стойността на специфичната топлинна характеристика q, както следва:
- за помещения с една външна стена и прозорец (или врата) q = 100 W / m²;
- ъглови стаи с един светлинен отвор - 120 W / m²;
- същото, с два прозореца - 130 W / m².
Как да изберете правилната q стойност е ясно показано на строителния план. За нашия пример изчислението изглежда така:
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.
Както можете да видите, усъвършенстваните изчисления дадоха различен резултат - всъщност, 1 kW топлинна енергия повече ще бъде изразходвана за отопление на конкретна къща от 100 m². Фигурата отчита консумацията на топлина за отопление на външния въздух, който прониква в жилището през отвори и стени (инфилтрация).
Как да изберем правилния брой секции
Топлопредаването на биметални нагревателни устройства е посочено в информационния лист. Всички необходими изчисления се правят въз основа на тези данни. В случаите, когато стойността на топлопреминаването не е посочена в документите, тези данни могат да бъдат разгледани на официалните уебсайтове на производителя или използвани при изчисленията със средна стойност. За всяка отделна стая трябва да се извърши собствено изчисление.
За да се изчисли необходимия брой биметални секции, трябва да се вземат предвид няколко фактора. Параметрите на топлопреминаване на биметала са малко по-високи от тези на чугуна (като се вземат предвид същите работни условия. Например, оставете температурата на охлаждащата течност да бъде 90 ° C, тогава мощността на една секция от биметал е 200 W, от отливка желязо - 180 W).
Таблица за изчисляване на мощността на радиаторното отопление
Ако ще смените чугунния радиатор на биметален, тогава със същите размери новата батерия ще се загрее малко по-добре от старата. И това е добре. Трябва да се има предвид, че с течение на времето топлопреминаването ще бъде малко по-малко поради появата на запушвания вътре в тръбите. Батериите се запушват от отлагания, които се образуват от контакт на метал с вода.
Ето защо, ако все пак решите да замените, тогава спокойно вземете същия брой секции. Понякога батериите се инсталират с малък запас в една или две секции. Това се прави, за да се избегне загуба на топлопредаване поради запушване. Но ако купувате батерии за нова стая, не можете да правите без изчисления.
Изчисляване на топлинното натоварване по обем на помещенията
Когато разстоянието между подовете и тавана достигне 3 m или повече, предишното изчисление не може да се използва - резултатът ще бъде неправилен. В такива случаи се счита, че отоплителният товар се основава на специфични обобщени показатели за консумация на топлина на 1 m³ от обема на помещението.
Формулата и алгоритъмът за изчисление остават същите, само параметърът на площ S се променя на обем - V:
Съответно се взема и друг показател за специфичното потребление q, отнасящ се до кубатурата на всяка стая:
- стая в сграда или с една външна стена и прозорец - 35 W / m³;
- ъглова стая с един прозорец - 40 W / m³;
- същото, с два светлинни отвора - 45 W / m³.
Забележка. Нарастващи и намаляващи регионални коефициенти k се прилагат във формулата без промени.
Сега, например, нека определим отоплителното натоварване на нашата вила, като вземем височината на тавана, равна на 3 м:
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.
Прави впечатление, че необходимата топлинна мощност на отоплителната система се е увеличила с 200 W в сравнение с предишното изчисление. Ако вземем височината на помещенията 2,7-2,8 м и изчислим консумацията на енергия чрез кубичен капацитет, тогава цифрите ще бъдат приблизително еднакви. Тоест методът е доста приложим за уголеменото изчисляване на топлинните загуби в помещения с всякаква височина.
Изчисляване на топлинните загуби в къщата
Според втория закон на термодинамиката (училищна физика) няма спонтанен трансфер на енергия от по-малко нагряти към по-нагрети мини- или макро-обекти. Специален случай на този закон е „стремежът“ да се създаде температурно равновесие между две термодинамични системи.
Например първата система е среда с температура -20 ° C, втората система е сграда с вътрешна температура + 20 ° C. Според горния закон тези две системи ще се стремят да балансират чрез обмен на енергия. Това ще се случи с помощта на топлинни загуби от втората система и охлаждане в първата.
Недвусмислено може да се каже, че температурата на околната среда зависи от географската ширина, на която се намира частната къща. А температурната разлика влияе върху количеството изтичане на топлина от сградата (+)
Загубата на топлина означава неволно отделяне на топлина (енергия) от някакъв обект (къща, апартамент). За обикновен апартамент този процес не е толкова „забележим“ в сравнение с частна къща, тъй като апартаментът се намира вътре в сградата и е „в съседство“ с други апартаменти.
В частна къща топлината „излиза“ в една или друга степен през външните стени, пода, покрива, прозорците и вратите.
Познавайки размера на топлинните загуби за най-неблагоприятните метеорологични условия и характеристиките на тези условия, е възможно да се изчисли мощността на отоплителната система с висока точност.
И така, обемът на изтичане на топлина от сградата се изчислява по следната формула:
Q = Qfloor + Qwall + Qwindow + Qroof + Qdoor + ... + Qiкъдето
Ци - обема на топлинните загуби от равномерния външен вид на обвивката на сградата.
Всеки компонент на формулата се изчислява по формулата:
Q = S * ∆T / Rкъдето
- Въпрос: - термични течове, V;
- С - площ на определен тип конструкция, кв. m;
- ∆T - температурна разлика между околния и вътрешния въздух, ° C;
- R - термично съпротивление на определен тип конструкция, m2 * ° C / W.
Самата стойност на термичното съпротивление за действително съществуващи материали се препоръчва да се вземе от помощните таблици.
В допълнение, термичното съпротивление може да се получи, като се използва следното съотношение:
R = d / kкъдето
- R - термично съпротивление, (m2 * K) / W;
- к - коефициент на топлопроводимост на материала, W / (m2 * K);
- д Е дебелината на този материал, m.
В по-старите къщи с влажна покривна конструкция изтичането на топлина възниква през горната част на сградата, а именно през покрива и тавана. Извършването на мерки за затопляне на тавана или топлоизолация на таванския покрив решава този проблем.
Ако изолирате таванското пространство и покрива, тогава общите топлинни загуби от къщата могат да бъдат значително намалени.
Има няколко други вида топлинни загуби в къщата чрез пукнатини в конструкции, вентилационна система, кухненски аспиратор, отваряне на прозорци и врати. Но няма смисъл да се взема предвид техният обем, тъй като те съставляват не повече от 5% от общия брой на основните течове.
Как да се възползвате от резултатите от изчисленията
Знаейки нуждите от топлина на сградата, собственикът на жилище може:
- ясно изберете мощността на отоплителното оборудване за отопление на вила;
- наберете необходимия брой радиаторни секции;
- определете необходимата дебелина на изолацията и изолирайте сградата;
- разберете дебита на охлаждащата течност във всяка част на системата и, ако е необходимо, извършете хидравлично изчисление на тръбопроводите;
- разберете средната дневна и месечна консумация на топлина.
Последната точка представлява особен интерес. Открихме стойността на топлинното натоварване за 1 час, но тя може да бъде преизчислена за по-дълъг период и може да се изчисли прогнозният разход на гориво - газ, дърва за огрев или пелети.
Пример за термичен дизайн
Като пример за изчисляване на топлината има обикновена едноетажна къща с четири дневни, кухня, баня, „зимна градина“ и помощни помещения.
Основата е направена от монолитна стоманобетонна плоча (20 см), външните стени са бетон (25 см) с мазилка, покривът е от дървени греди, покривът е от метал и минерална вата (10 см)
Нека определим началните параметри на къщата, необходими за изчисленията.
Размери на сградата:
- височина на пода - 3 м;
- малък прозорец на предната и задната част на сградата 1470 * 1420 мм;
- голям фасаден прозорец 2080 * 1420 мм;
- входни врати 2000 * 900 мм;
- задни врати (изход към терасата) 2000 * 1400 (700 + 700) мм.
Общата ширина на сградата е 9,5 м2, дължината е 16 м2. Ще се отопляват само дневни (4 бр.), Баня и кухня.
За да изчислите точно топлинните загуби по стените от площта на външните стени, трябва да извадите площта на всички прозорци и врати - това е съвсем различен вид материал със собствена термична устойчивост
Започваме с изчисляването на площите на еднородните материали:
- подова площ - 152 м2;
- площ на покрива - 180 м2, като се вземе предвид височината на тавана от 1,3 м и ширината на преградата - 4 м;
- площ на прозореца - 3 * 1,47 * 1,42 + 2,08 * 1,42 = 9,22 м2;
- площ на вратата - 2 * 0,9 + 2 * 2 * 1,4 = 7,4 м2.
Площта на външните стени ще бъде 51 * 3-9,22-7,4 = 136,38 м2.
Нека да преминем към изчисляване на топлинните загуби за всеки материал:
- Qpol = S * ∆T * k / d = 152 * 20 * 0,2 / 1,7 = 357,65 W;
- Qroof = 180 * 40 * 0,1 / 0,05 = 14400 W;
- Qwindow = 9,22 * 40 * 0,36 / 0,5 = 265,54 W;
- Qdoor = 7,4 * 40 * 0,15 / 0,75 = 59,2 W;
И също Qwall е еквивалентен на 136,38 * 40 * 0,25 / 0,3 = 4546. Сумата от всички топлинни загуби ще бъде 19628,4 W.
В резултат изчисляваме мощността на котела: Рboiler = Qloss * Sheat_room * К / 100 = 19628.4 * (10.4 + 10.4 + 13.5 + 27.9 + 14.1 + 7.4) * 1.25 / 100 = 19628.4 * 83.7 * 1.25 / 100 = 20536.2 = 21 kW.
Ще изчислим броя на радиаторните секции за една от стаите. За всички останали изчисленията са едни и същи. Например ъгловата стая (вляво, долният ъгъл на диаграмата) е 10,4 м2.
Следователно, N = (100 * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C = (100 * 10.4 * 1.0 * 1.0 * 0.9 * 1.3 * 1.2 * 1.0 * 1.05) /180=8.5176=9.
Тази стая изисква 9 секции на отоплителния радиатор с топлинна мощност 180 W.
Пристъпваме към изчисляване на количеството охлаждаща течност в системата - W = 13,5 * P = 13,5 * 21 = 283,5 литра. Това означава, че скоростта на охлаждащата течност ще бъде: V = (0.86 * P * μ) / ∆T = (0.86 * 21000 * 0.9) /20=812.7 литра.
В резултат на това пълният оборот на целия обем на охлаждащата течност в системата ще бъде равен на 2,87 пъти на час.
Избор на статии за топлинно изчисление ще помогне да се определят точните параметри на елементите на отоплителната система:
- Изчисляване на отоплителната система на частна къща: правила и примери за изчисление
- Термично изчисление на сграда: специфики и формули за извършване на изчисления + практически примери
