Pieņemsim, ka jūs pats gribējāt uzņemt katlu, radiatorus un caurules privātmājas apkures sistēmai. 1. uzdevums - aprēķināt siltuma slodzi apkurei, citiem vārdiem sakot, noteikt kopējo siltuma patēriņu, kas nepieciešams ēkas apsildīšanai līdz komfortablai iekštelpu temperatūrai. Mēs piedāvājam izpētīt 3 aprēķina metodes - atšķirīgas pēc sarežģītības un rezultātu precizitātes.
Slodzes noteikšanas metodes
Pirmkārt, mēs izskaidrojam termina nozīmi. Termiskā slodze ir kopējais siltuma daudzums, ko apkures sistēma patērē, lai aukstākajā laikā telpas sasildītu līdz standarta temperatūrai. Vērtību aprēķina enerģijas vienībās - kilovatos, kilokalorijās (retāk - kilodžoulos) un tiek norādīta formulās ar latīņu burtu Q.
Zinot slodzi uz privātmājas apsildīšanu kopumā un jo īpaši katras telpas vajadzību, nav grūti izvēlēties strāvas padeves katlu, sildītājus un ūdens sistēmas baterijas. Kā es varu aprēķināt šo parametru:
- Ja griestu augstums nesasniedz 3 m, tiek veikts palielināts aprēķins atbilstoši apsildāmo telpu platībai.
- Ja griestu augstums ir 3 m vai lielāks, siltuma patēriņu ņem vērā telpas tilpums.
- Siltuma zudumu noteikšana caur ārējiem nožogojumiem un ventilācijas gaisa sildīšanas izmaksas saskaņā ar SNiP.
Piezīme. Pēdējos gados tiešsaistes kalkulatori, kas atrodas dažādu interneta resursu lapās, ir ieguvuši plašu popularitāti. Ar viņu palīdzību siltumenerģijas daudzums tiek noteikts ātri un nav nepieciešami papildu norādījumi. Mīnuss - ir jāpārbauda rezultātu ticamība, jo programmas raksta cilvēki, kas nav siltumtehniķi.
Pirmās divas aprēķina metodes ir balstītas uz īpašu siltuma parametru piemērošanu attiecībā uz apsildāmo platību vai ēkas tilpumu. Algoritms ir vienkāršs, to izmanto visur, taču tas dod ļoti aptuvenus rezultātus un neņem vērā vasarnīcas izolācijas pakāpi.
Saskaņā ar SNiP, pēc SNiP ir daudz grūtāk aprēķināt siltumenerģijas patēriņu. Jums būs jāapkopo daudz atsauces datu un jāstrādā pie aprēķiniem, bet galīgie skaitļi atspoguļos patieso ainu ar precizitāti 95%. Mēs centīsimies vienkāršot metodiku un padarīt apkures slodzes aprēķinu pēc iespējas pieejamāku izpratnei.
Piemēram, vienstāva mājas projekts 100 m² platībā
Lai skaidri izskaidrotu visas siltumenerģijas daudzuma noteikšanas metodes, mēs iesakām par piemēru ņemt vienstāva māju ar kopējo platību 100 kvadrātu (pēc ārējā mērījuma), kas parādīta zīmējumā. Mēs uzskaitām ēkas tehniskos parametrus:
- būvniecības reģions - mērena klimata josla (Minska, Maskava);
- ārējā žoga biezums ir 38 cm, materiāls ir silikāta ķieģelis;
- ārsienu siltināšana - putupolistirols ar biezumu 100 mm, blīvums - 25 kg / m³;
- grīdas - betons uz zemes, nav pagraba;
- pārklājas - dzelzsbetona plātnes, kas izolētas no aukstā bēniņu malas, ar 10 cm polistirola;
- logi - standarta metāla-plastmasas uz 2 glāzēm, izmērs - 1500 x 1570 mm (h);
- priekšējās durvis ir metāla 100 x 200 cm, tās ir izolētas ar ekstrudētu putupolistirola putu 20 mm no iekšpuses.
Mājiņai ir iekšējās starpsienas pusķieģeļos (12 cm), katlu telpa atrodas atsevišķā ēkā. Istabu platība ir norādīta zīmējumā, griestu augstums tiks ņemts atkarībā no izskaidrotās aprēķina metodes - 2,8 vai 3 m.
Siltuma patēriņu mēs aprēķinām pēc kvadratūras
Aptuvenai apkures slodzes novērtēšanai parasti izmanto vienkāršāko siltuma aprēķinu: ēkas platību ņem saskaņā ar ārējiem mērījumiem un reizina ar 100 vatiem. Attiecīgi 100 m² vasarnīcas siltumenerģijas patēriņš būs 10 000 W vai 10 kW.Rezultāts ļauj jums izvēlēties katlu ar drošības koeficientu 1,2-1,3, šajā gadījumā vienības jauda tiek pieņemta vienāda ar 12,5 kW.
Mēs iesakām veikt precīzākus aprēķinus, ņemot vērā istabu atrašanās vietu, logu skaitu un attīstības reģionu. Tātad ar griestiem līdz 3 m ieteicams izmantot šādu formulu:
Aprēķins tiek veikts katrai telpai atsevišķi, pēc tam rezultātus summē un reizina ar reģionālo koeficientu. Formulas apzīmējuma skaidrojums:
- Q ir vēlamā slodze, W;
- Spoms - telpas kvadrāts, m²;
- q ir ar telpas platību saistītā īpatnējā siltuma rādītāja indikators, W / m²;
- k - koeficients, ņemot vērā dzīvesvietu klimatu.
Uzziņai. Ja privātmāja atrodas mērenā zonā, tad koeficientu k pieņem vienādu ar vienu. Dienvidu reģionos k = 0,7, ziemeļu reģionos tiek izmantotas vērtības 1,5–2.
Aptuvens kopējā kvadrātu indikatora aprēķins q = 100 W / m². Šī pieeja neņem vērā istabu izvietojumu un atšķirīgo gaismas atveru skaitu. Koridors kotedžas iekšpusē zaudēs daudz mazāk siltuma nekā guļamistaba stūros ar logiem tajā pašā apgabalā. Mēs piedāvājam ņemt īpatnējā termiskā raksturlieluma q vērtību šādā veidā:
- telpām ar vienu ārsienu un logu (vai durvīm) q = 100 W / m²;
- stūra istabas ar vienu gaismas atveri - 120 W / m²;
- tas pats ar diviem logiem - 130 W / m².
Kā izvēlēties q vērtību, tas ir skaidri parādīts grīdas plānā. Mūsu piemērā aprēķins izskatās šādi:
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.
Kā redzat, precizētie aprēķini deva atšķirīgu rezultātu - faktiski, lai sildītu konkrētu māju, 100 m² tiks tērēti vairāk par 1 kW siltumenerģijas. Attēlā ir ņemts vērā siltuma patēriņš ārējā gaisa sildīšanai, kas iekļūst mājās caur atverēm un sienām (infiltrācija).
Siltuma slodzes aprēķins pēc telpu tilpuma
Kad attālums starp grīdām un griestiem sasniedz 3 m vai vairāk, iepriekšējo aprēķina iespēju nevar izmantot - rezultāts būs nepareizs. Šādos gadījumos tiek uzskatīts, ka apkures slodze notiek saskaņā ar īpašiem apkopotiem siltuma patēriņa rādītājiem uz 1 m³ telpas tilpuma.
Formula un aprēķina algoritms nemainās, tikai apgabala parametrs S mainās uz tilpumu - V:
Attiecīgi tiek ņemts vēl viens īpatnējā patēriņa q rādītājs, kas norādīts uz katras telpas kubisko ietilpību:
- telpa ēkas iekšpusē vai ar vienu ārsienu un logu - 35 W / m³;
- stūra istaba ar vienu logu - 40 W / m³;
- tas pats ar divām gaismas atverēm - 45 W / m³.
Piezīme. Palielinot un samazinot reģionālos koeficientus k, formulā izmanto bez izmaiņām.
Piemēram, tagad mēs nosakām mūsu mājas sildīšanas slodzi, ņemot griestu augstumu 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.
Ir pamanāms, ka apkures sistēmas nepieciešamā siltuma jauda palielinājās par 200 vatiem, salīdzinot ar iepriekšējo aprēķinu. Ja mēs ņemam istabu augstumu 2,7–2,8 m un aprēķinām enerģijas patēriņu caur kubisko ietilpību, tad skaitļi būs aptuveni vienādi. Tas ir, šī metode ir diezgan piemērojama siltuma zudumu integrētam aprēķinam jebkura augstuma telpās.
Aprēķina algoritms saskaņā ar SNiP
Šī metode ir visprecīzākā no visām esošajām. Ja jūs izmantojat mūsu instrukcijas un pareizi veicat aprēķinu, jūs varat būt pilnīgi pārliecināts par rezultātu un mierīgi izvēlēties sildīšanas aprīkojumu. Procedūra izskatās šādi:
- Katrā telpā atsevišķi izmēriet ārsienu, grīdu un griestu kvadrātu. Definējiet logu un priekšējo durvju laukumu.
- Aprēķiniet siltuma zudumus visos āra nožogojumos.
- Uzziniet siltumenerģijas patēriņu, ko izmanto ventilācijas (infiltrācijas) gaisa sildīšanai.
- Apkopojiet rezultātus un iegūstiet reālu siltuma slodzes indikatoru.
Svarīgs punkts. Divstāvu namiņā iekšējie griesti netiek ņemti vērā, jo tie neierobežo apkārtējo vidi.
Siltuma zudumu aprēķināšanas būtība ir salīdzinoši vienkārša: jums jānoskaidro, cik daudz enerģijas zaudē katrs ēkas konstrukcijas tips, jo logi, sienas un grīdas ir izgatavotas no dažādiem materiāliem. Nosakot ārsienu kvadrātu, atņemiet stikloto atveru laukumu - pēdējie pieļauj lielāku siltuma plūsmu, tāpēc tos aplūko atsevišķi.
Mērot istabu platumu, pievienojiet tam pusi no iekšējā starpsienas biezuma un uztveriet ārējo stūri, kā parādīts diagrammā. Mērķis ir ņemt vērā ārējā žoga pilnu kvadrātu, zaudējot siltumu visā virsmā.
Nosakiet sienu un jumtu siltuma zudumus
Siltuma plūsmas aprēķināšanas formula, kas iet caur tāda paša veida konstrukciju (piemēram, sienu), ir šāda:
Atšifrē apzīmējumu:
- siltuma zudumu daudzums caur vienu žogu, kuru mēs apzīmējām ar Qi, W;
- A - sienas kvadrāts vienā telpā, m²;
- tv - komfortabla temperatūra telpā, parasti +22 ° С;
- tн - minimālā ielas gaisa temperatūra, kas ilgst 5 aukstākās ziemas dienas (ņemiet reālo vērtību jūsu rajonam);
- R ir ārējā žoga biezuma izturība pret siltuma pārnesi, m² ° C / W.
Iepriekš minētajā sarakstā paliek viens neskaidrs parametrs - R. Tā vērtība ir atkarīga no sienas konstrukcijas materiāla un žoga biezuma. Lai aprēķinātu siltumcaurlaidību, rīkojieties šādi:
- Nosakiet ārsienas un atsevišķi izolācijas slāņa nesošās daļas biezumu. Burts formulās ir δ, tas tiek uzskatīts metros.
- Uzziniet no atsauces tabulām konstrukcijas materiālu siltumvadītspējas koeficientus λ, mērvienības - W / (mºС).
- Aizvietojiet atrastās vērtības formulā pa vienai:
- Definējiet R katram sienas slānim atsevišķi, pievienojiet rezultātus, pēc tam izmantojiet pirmajā formulā.
Atkārtojiet aprēķinus logiem, sienām un griestiem vienā telpā atsevišķi, pēc tam pārejiet uz nākamo istabu. Siltuma zudumi caur grīdām tiek apskatīti atsevišķi, kā aprakstīts zemāk.
Padoms. Normatīvajā dokumentācijā ir norādīti dažādu materiālu pareizie siltumvadītspējas koeficienti. Krievijai tas ir noteikumu kodekss SP 50.13330.2012, Ukrainai - DBN V.2.6–31 ~ 2006. Uzmanību! Aprēķinos izmantojiet λ vērtību, kas noteikta darbības ailē "B".
Aprēķina piemērs mūsu vienstāva mājas viesistabai (griestu augstums 3 m):
- Ārsienu un logu laukums: (5,04 + 4,04) x 3 = 27,24 m². Logu kvadrāts ir 1,5 x 1,57 x 2 = 4,71 m². Neto žogu platība: 27,24 - 4,71 = 22,53 m².
- Siltumvadītspēja λ silikāta ķieģeļu klāšanai ir 0,87 W / (m º C), putas 25 kg / m ³ - 0,044 W / (m º C). Biezums ir attiecīgi 0,38 un 0,1 m, mēs uzskatām siltuma caurlaidības pretestību: R = 0,38 / 0,87 + 0,1 / 0,044 = 2,71 m² ° C / W.
- Āra temperatūra - mīnus 25 ° С, viesistabas iekšpusē - plus 22 ° С. Starpība ir 25 + 22 = 47 ° C.
- Mēs nosakām siltuma zudumus caur viesistabas sienām: Q = 1 / 2,71 x 47 x 22,53 = 391 vati.
Līdzīgi tiek apsvērta siltuma plūsma caur logiem un grīdām. Caurspīdīgu konstrukciju siltumizturību parasti norāda ražotājs, bet dzelzsbetona grīdu ar biezumu 22 cm raksturojums ir atrodams normatīvajā vai atsauces literatūrā:
- Siltinātas grīdas R = 0,22 / 2,04 + 0,1 / 0,044 = 2,38 m² ° C / W, siltuma zudumi caur jumtu ir 1 / 2,38 x 47 x 5,0 x x 4,04 = 402 W.
- Zaudējumi logu atvērumos: Q = 0,32 x 47 x71 = 70,8 W.
Kopējie siltuma zudumi viesistabā (izņemot grīdas) būs 391 + 402 + 70,8 = 863,8 vati. Līdzīgi aprēķini tiek veikti arī atlikušajām telpām, rezultāti tiek apkopoti.
Lūdzu, ņemiet vērā: koridors ēkas iekšpusē nesaskaras ar ārējo apvalku un zaudē siltumu tikai caur jumtu un grīdām. Kādas aizsardzības būtu jāņem vērā aprēķinu metodikā, skat. Video.
Grīdas sadalīšana zonās
Lai uzzinātu siltuma daudzumu, ko zūd grīdas uz zemes, plānā esošā ēka ir sadalīta 2 m platās zonās, kā parādīts diagrammā. Pirmā sloksne sākas no ēkas konstrukcijas ārējās virsmas.
Aprēķina algoritms ir šāds:
- Ieskicējiet kotedžas plānu, sadaliet to 2 m platās sloksnēs. Maksimālais zonu skaits ir 4.
- Aprēķiniet grīdas laukumu, kas katrā zonā nokrīt atsevišķi, atstājot novārtā iekšējās starpsienas. Lūdzu, ņemiet vērā: kvadrātu stūros skaita divas reizes (zīmējumā iekrāsots).
- Izmantojot aprēķina formulu (ērtības labad mēs to atkal dodam), nosaka siltuma zudumus visās jomās, apkopo skaitļus.
- Siltumcaurlaidība R I zonai tiek uzskatīta par 2,1 m² ° C / W, II - 4,3, III - 8,6, pārējā grīda - 14,2 m² ° C / W.
Piezīme. Ja mēs runājam par apsildāmu pagrabu, pirmā sloksne atrodas sienas pazemes daļā, sākot no zemes līmeņa.
Ar minerālvilnu vai polistirola putām izolētās grīdas tiek aprēķinātas identiski, fiksētajām R vērtībām pievieno tikai izolācijas slāņa siltumizturību, ko nosaka ar formulu δ / λ.
Aprēķina piemērs lauku mājas viesistabā:
- I zonas kvadrāts ir (5,04 + 4,04) x 2 = 18,16 m², II parauglaukums - 3,04 x 2 = 6,08 m². Atlikušās zonas neieiet viesistabā.
- 1. zonas enerģijas patēriņš būs 1 / 2,1 x 47 x 18,16 = 406,4 W, otrajai - 1 / 4,3 x 47 x 6,08 = 66,5 W.
- Siltuma daudzums, kas plūst caur viesistabas grīdām, ir 406,4 + 66,5 = 473 vati.
Tagad ir viegli notriekt kopējo siltuma zudumu attiecīgajā telpā: 863,8 + 473 = 1336,8 W, noapaļota - 1,34 kW.
Ventilācijas gaisa sildīšana
Lielākajai daļai privātmāju un dzīvokļu ir dabiska ventilācija. Ielu gaiss iekļūst caur logu un durvju, kā arī pieplūdes gaisa atverēm. Ienākošo auksto masu silda apkures sistēma, tērējot papildu enerģiju. Kā uzzināt šo zaudējumu apmēru:
- Tā kā infiltrācijas aprēķināšana ir pārāk sarežģīta, normatīvie dokumenti ļauj izdalīt 3 m³ gaisa stundā uz katru mājokļa kvadrātmetru. Kopējā pieplūdes gaisa padeve L tiek uzskatīta par vienkāršu: telpas kvadrāts tiek reizināts ar 3.
- L ir tilpums, un ir nepieciešama gaisa plūsmas masa m. Uzziniet, reizinot to ar gāzes blīvumu, kas ņemts no tabulas.
- Gaisa masu m aizstāj ar skolas fizikas kursa formulu, kas ļauj noteikt patērētās enerģijas daudzumu.
Mēs aprēķinām nepieciešamo siltuma daudzumu pēc ilgstošas ciešanas dzīvojamās istabas, kuras platība ir 15,75 m², piemēra. Pieplūdes tilpums L = 15,75 x 3 = 47,25 m³ / h, masa - 47,25 x 1,422 = 67,2 kg / h. Pieņemot, ka gaisa siltuma jauda (apzīmēta ar burtu C) ir vienāda ar 0,28 W / (kg ºС), mēs iegūstam enerģijas patēriņu: Qvent = 0,28 x 67,2 x 47 = 884 W. Kā redzat, šis skaitlis ir diezgan iespaidīgs, tāpēc ir jāņem vērā gaisa masu sildīšana.
Galīgo aprēķinu par ēkas siltuma zudumiem plus siltuma patēriņu ventilācijai nosaka, summējot visus iepriekš iegūtos rezultātus. Jo īpaši slodze uz dzīvojamās istabas sildīšanu radīs skaitli 0,88 + 1,34 = 2,22 kW. Līdzīgi tiek aprēķināti visi kotedžas numuri, beigās enerģijas izmaksas tiek aprēķinātas līdz vienam ciparam.
Galīgais norēķins
Ja jūsu smadzenes vēl nav sākušas vārīties formulu pārpilnības dēļ 😊, tad noteikti ir interesanti redzēt rezultātu visā vienstāva mājā. Iepriekšējos piemēros mēs paveicām galveno darbu, atliek tikai iziet cauri citām telpām un uzzināt visa ēkas ārējā apvalka siltuma zudumus. Atrasti neapstrādāti dati:
- sienu siltumizturība - 2,71, logi - 0,32, grīdas - 2,38 m² ° С / W;
- griestu augstums - 3 m;
- Ar ekstrudētu putupolistirola izolāciju priekšējo durvju R ir 0,65 m² ° C / W;
- iekšējā temperatūra - 22, ārējā - mīnus 25 ° С.
Lai vienkāršotu aprēķinus, mēs ierosinām izveidot tabulu Exel, pēc tam mēs ievietosim starpposma un gala rezultātus.
Aprēķinu beigās un aizpildot tabulu, tika iegūtas šādas telpu siltumenerģijas patēriņa vērtības:
- viesistaba - 2,22 kW;
- virtuve - 2,536 kW;
- gaitenis - 745 W;
- koridors - 586 W;
- vannas istaba - 676 W;
- guļamistaba - 2,22 kW;
- bērniem - 2,536 kW.
Privātmājas 100 m² kopējā apkures sistēmas slodze bija 11,518 W, noapaļota - 11,6 kW.Jāatzīmē, ka rezultāts atšķiras no aptuvenām aprēķināšanas metodēm burtiski par 5%.
Kā izmantot aprēķinu rezultātus
Zinot ēkas siltuma pieprasījumu, mājas īpašnieks var:
- skaidri izvēlieties siltumenerģijas aprīkojuma jaudu mājas sildīšanai;
- sastādiet vēlamo radiatoru sekciju skaitu;
- nosaka nepieciešamo izolācijas biezumu un veic ēkas siltumizolāciju;
- uzzināt dzesēšanas šķidruma plūsmas ātrumu uz jebkuras sistēmas daļas un, ja nepieciešams, veikt cauruļvadu hidraulisko aprēķinu;
- Uzziniet vidējo dienas un mēneša siltuma patēriņu.
Pēdējā rindkopa rada īpašu interesi. Mēs noskaidrojām siltumslodzes vērtību 1 stundā, bet to var pārrēķināt ilgākam laika posmam un aprēķināt paredzamo kurināmā - gāzes, malkas vai granulu - patēriņu.