Pretpostavimo da ste sami htjeli odabrati kotao, radijatore i cijevi za sustav grijanja privatne kuće. Zadatak broj 1 - izračunati toplinsko opterećenje za grijanje, drugim riječima, odrediti ukupnu potrošnju topline koja je potrebna za zagrijavanje zgrade na ugodnu unutarnju temperaturu. Predlažemo da se prouče 3 metode proračuna - različite u složenosti i točnosti rezultata.
Metode za određivanje opterećenja
Prvo objašnjavamo značenje pojma. Toplinsko opterećenje je ukupna količina topline koju potroši sustav grijanja za zagrijavanje prostora na standardnu temperaturu u najhladnijem razdoblju. Vrijednost se izračunava u energetskim jedinicama - kilovatima, kilokalorijama (rjeđe - kilodžulima) i prikazuje se u formulama s latiničnim slovom Q.
Znajući opterećenje grijanja privatne kuće općenito i potrebe svake sobe posebno, nije teško odabrati kotao, grijače i baterije vodoopskrbnog sustava za napajanje. Kako izračunati ovaj parametar:
- Ako visina stropa ne doseže 3 m, izrađuje se uvećani proračun prema površini grijanih prostorija.
- S visinom stropa od 3 m ili više, potrošnja topline smatra se volumenom prostora.
- Određivanje gubitka topline vanjskim ogradama i troškova zagrijavanja ventilacijskog zraka prema SNiP.
Bilješka. U posljednjih nekoliko godina, internetski kalkulatori smješteni na stranicama različitih internetskih izvora stekli su veliku popularnost. Uz njihovu pomoć, određivanje količine toplinske energije je brzo i ne zahtijeva dodatne upute. Minus - treba provjeriti pouzdanost rezultata, jer programe pišu ljudi koji nisu inženjeri topline.
Prve dvije metode proračuna temelje se na primjeni specifičnih toplinskih karakteristika u odnosu na grijani prostor ili volumen zgrade. Algoritam je jednostavan, koristi se svugdje, ali daje vrlo približne rezultate i ne uzima u obzir stupanj izolacije kućice.
Prema SNiP-u, mnogo je teže izračunati potrošnju toplinske energije prema SNiP. Morat ćete prikupiti puno referentnih podataka i raditi na izračunima, ali konačni brojevi će odražavati stvarnu sliku s točnošću od 95%. Pokušat ćemo pojednostaviti metodologiju i izračunati opterećenje grijanja što je moguće razumljivijim.
Na primjer, projekt jednokatne kuće od 100 m²
Da bismo jasno objasnili sve metode za određivanje količine toplinske energije, predlažemo da za primjer uzmemo jednokatnu kuću ukupne površine 100 kvadrata (prema vanjskom mjerenju), prikazanu na crtežu. Navodimo tehničke karakteristike zgrade:
- građevinska regija - pruga umjerene klime (Minsk, Moskva);
- debljina vanjske ograde je 38 cm, materijal je silikatna opeka;
- vanjska izolacija zidova - polistiren debljine 100 mm, gustoća - 25 kg / m³;
- podovi - beton na tlu, podruma nema;
- preklapanje - armiranobetonske ploče izolirane sa strane hladnog potkrovlja s polistirenom od 10 cm;
- prozori - standardni metalno-plastični na 2 stakla, veličina - 1500 x 1570 mm (h);
- ulazna vrata su metalna 100 x 200 cm, izolirana ekstrudiranom polistirenskom pjenom 20 mm iznutra.
Vikendica ima unutarnje pregrade u pola cigle (12 cm), kotlovnica se nalazi u zasebnoj zgradi. Površina prostorija je označena na crtežu, visina stropova uzima se ovisno o objasnjenoj metodi izračuna - 2,8 ili 3 m.
Potrošnju topline izračunamo kvadratom
Za približnu procjenu opterećenja grijanja obično se koristi najjednostavniji toplinski proračun: uzima se površina zgrade prema vanjskom mjerenju i množi se sa 100 vata. U skladu s tim, potrošnja topline vikendice od 100 m² bit će 10 000 W ili 10 kW.Rezultat vam omogućuje da odaberete kotao sa sigurnosnim faktorom od 1,2-1,3, u ovom slučaju snaga jedinice uzima se jednaka 12,5 kW.
Predlažemo da napravite preciznije proračune uzimajući u obzir položaj soba, broj prozora i regiju razvoja. Dakle, za stropove do 3 m, preporuča se koristiti sljedeću formulu:
Proračun se provodi za svaku sobu zasebno, a zatim se rezultati zbrajaju i množe s regionalnim koeficijentom. Objašnjenje naznake formule:
- Q je željeno opterećenje, W;
- Spom - kvadratura prostorije, m²;
- q je pokazatelj specifične toplinske karakteristike povezane s površinom prostorije, W / m²;
- k - koeficijent koji uzima u obzir klimu u području prebivališta.
Za referencu. Ako se privatna kuća nalazi u umjerenoj zoni, koeficijent k smatra se jednakim. U južnim regijama koristi se k = 0,7, a u sjevernim regijama vrijednosti 1,5–2.
Približni izračun ukupnog kvadratnog indikatora q = 100 W / m². Ovaj pristup ne uzima u obzir položaj prostorija i različit broj svjetlosnih otvora. Hodnik unutar kućice izgubit će puno manje topline od kutne spavaće sobe s prozorima istog područja. Predlažemo uzimanje vrijednosti specifične toplinske karakteristike q kako slijedi:
- za sobe s jednim vanjskim zidom i prozorom (ili vratima) q = 100 W / m²;
- kutne sobe s jednim svjetlosnim otvorom - 120 W / m²;
- isto s dva prozora - 130 W / m².
Kako odabrati vrijednost q jasno je prikazano na tlocrtu. U našem primjeru, proračun izgleda ovako:
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.
Kao što vidite, rafinirani proračuni dali su drugačiji rezultat - zapravo, za zagrijavanje određene kuće potrošit će se 100 m² na 1 kW toplinske energije više. Slika uzima u obzir potrošnju topline za zagrijavanje vanjskog zraka koji prodire u dom kroz otvore i zidove (infiltracija).
Proračun toplinskog opterećenja prema obujmu prostorija
Kad udaljenost između poda i stropa dosegne 3 m ili više, prethodna opcija izračuna ne može se koristiti - rezultat će biti netočan. U takvim se slučajevima smatra da se opterećenje grijanja prema specifičnim agregiranim pokazateljima potrošnje topline po 1 m³ volumena prostorije.
Formula i algoritam izračuna ostaju isti, samo površinski parametar S mijenja se na volumen - V:
U skladu s tim, uzima se još jedan pokazatelj specifične potrošnje q, koji se odnosi na kubni kapacitet svake prostorije:
- prostorija unutar zgrade ili s jednim vanjskim zidom i prozorom - 35 W / m³;
- kutna soba s jednim prozorom - 40 W / m³;
- isto s dva svjetlosna otvora - 45 W / m³.
Bilješka. Povećavajući i smanjujući regionalni koeficijenti k primjenjuju se u formuli bez promjena.
Sada, na primjer, određujemo opterećenje grijanja naše kućice, uzimajući visinu stropa jednaku 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.
Primjetno je da se potrebna toplinska snaga sustava grijanja povećala za 200 vata u odnosu na prethodni proračun. Uzmemo li visinu prostorija 2,7-2,8 m i izračunamo potrošnju energije kroz kubični metar, tada će brojevi biti približno isti. To jest, metoda je prilično primjenjiva za integrirani proračun gubitka topline u prostorijama bilo koje visine.
Algoritam za proračun prema SNiP
Ova metoda je najpreciznija od svih postojećih. Ako koristite naše upute i pravilno izvršite izračun, možete biti 100% sigurni u rezultat i mirno odabrati opremu za grijanje. Postupak izgleda ovako:
- Izmjerite kvadraturu vanjskih zidova, poda i stropova odvojeno u svakoj sobi. Odredite površinu prozora i ulaznih vrata.
- Izračunajte gubitak topline na svim vanjskim ogradama.
- Saznajte potrošnju toplinske energije koja se koristi za zagrijavanje ventilacijskog (infiltracijskog) zraka.
- Sumirajte rezultate i dobijte pravi pokazatelj toplinskog opterećenja.
Važna točka. U dvokatnoj kućici unutarnji stropovi se ne uzimaju u obzir jer ne graniče s okolišem.
Bit izračuna gubitka topline je relativno jednostavna: trebate saznati koliko energije gubi svaka vrsta građevne građevine, jer su prozori, zidovi i podovi izrađeni od različitih materijala. Kada određujete kvadraturu vanjskih zidova, oduzmite područje ostakljenih otvora - ovi omogućuju veći toplinski tok i zato se razmatraju odvojeno.
Kada mjerite širinu prostorija, dodajte joj polovinu debljine unutarnje pregrade i uhvatite vanjski kut, kao što je prikazano na dijagramu. Cilj je uzeti u obzir punu kvadraturu vanjske ograde, gubeći toplinu po cijeloj površini.
Utvrđujemo gubitak topline zidova i krovova
Formula za izračunavanje toplinskog toka koja prolazi kroz konstrukciju istog tipa (na primjer, zid) je sljedeća:
Dešifrirajte oznaku:
- količinu gubitka topline kroz jednu ogradu koju smo označili Qi, W;
- A - razbijanje zida unutar iste prostorije, m²;
- tv - ugodna temperatura u sobi, obično +22 ° C;
- tn - najniža temperatura uličnog zraka koja traje 5 najhladnijih zimskih dana (uzmite stvarnu vrijednost za vaše područje);
- R je otpor debljine vanjske ograde na prijenos topline, m² ° C / W.
Jedan gornji parametar ostaje na gornjem popisu - R. Njegova vrijednost ovisi o materijalu zidne konstrukcije i debljini ograde. Da biste izračunali otpor prijenosa topline, postupite na sljedeći način:
- Odredite debljinu potpornog dijela vanjskog zida i, odvojeno, izolacijski sloj. Slovo u formulama - δ, smatra se u metrima.
- Otkrijte koeficijente toplinske vodljivosti konstrukcijskih materijala λ iz referentnih tablica, a mjerna jedinica je W / (mºS).
- Zamijenite pronađene vrijednosti u formuli jednu po jednu:
- Definirajte R za svaki zidni sloj zasebno, dodajte rezultate, a zatim upotrijebite u prvoj formuli.
Ponovite izračune odvojeno za prozore, zidove i stropove unutar iste prostorije, a zatim prijeđite na sljedeću sobu. Gubici topline kroz podove smatraju se zasebno, kao što je opisano u nastavku.
Savjet. Ispravni koeficijenti toplinske vodljivosti raznih materijala navedeni su u normativnoj dokumentaciji. Za Rusiju je ovo Kodeks pravila SP 50.13330.2012, za Ukrajinu - DBN V.2.6–31 ~ 2006. Pažnja! U proračunima koristite vrijednost λ propisanu u stupcu "B" za radne uvjete.
Primjer izračuna za dnevni boravak naše jednokatne kuće (visina stropa 3 m):
- Površina vanjskih zidova zajedno s prozorima: (5,04 + 4,04) x 3 = 27,24 m². Kvadrat prozora je 1,5 x 1,57 x 2 = 4,71 m². Neto površina ograde: 27,24 - 4,71 = 22,53 m².
- Toplinska vodljivost λ za polaganje silikatne opeke je 0,87 W / (m º C), pjene 25 kg / m ³ - 0,044 W / (m º C). Debljina je 0,38, odnosno 0,1 m, smatramo otpor topline: R = 0,38 / 0,87 + 0,1 / 0,044 = 2,71 m² ° C / W.
- Vanjska temperatura - minus 25 ° C, unutar dnevne sobe - plus 22 ° S. Razlika je 25 + 22 = 47 ° C.
- Gubitak topline određujemo kroz zidove dnevnog boravka: Q = 1 / 2,71 x 47 x 22,53 = 391 vata.
Slično se razmatra i protok topline kroz prozore i podove. Toplinski otpor prozirnih konstrukcija obično naznačuje proizvođač, a karakteristike armiranobetonskih podova debljine 22 cm nalaze se u normativnoj ili referentnoj literaturi:
- R izoliranog poda = 0,22 / 2,04 + 0,1 / 0,044 = 2,38 m² ° C / W, gubitak topline kroz krov je 1 / 2,38 x 47 x 5,04 x 4,04 = 402 W.
- Gubici kroz otvore prozora: Q = 0,32 x 47 x71 = 70,8 W.
Ukupni gubitak topline u dnevnoj sobi (bez podova) iznosit će 391 + 402 + 70,8 = 863,8 vata. Slični izračuni provode se i za preostale prostorije, rezultati su sažeti.
Napominjemo: hodnik unutar zgrade ne dolazi u dodir s vanjskom školjkom i gubi toplinu samo kroz krov i pod. Koje ograde treba uzeti u obzir u metodologiji izračuna, pogledajte u videu.
Podjela poda na zone
Da biste saznali količinu topline izgubljene od poda na tlu, zgrada u planu podijeljena je na zone širine 2 m, kao što je prikazano na dijagramu. Prva traka počinje od vanjske površine građevne konstrukcije.
Algoritam izračuna je sljedeći:
- Nacrtajte plan vikendice, podijelite ga na trake širine 2 m. Maksimalni broj zona je 4.
- Izračunajte površinu poda koja u svakoj zoni posebno pada, zanemarujući unutarnje pregrade. Napominjemo: kvadrat u uglovima broji se dvaput (osjenčan je na crtežu).
- Pomoću formule za izračun (radi praktičnosti dajemo ga opet) odredite gubitak topline u svim područjima, sažimajte brojke.
- Otpor prijenosa topline R za zonu I smatra se 2,1 m² ° C / W, II - 4,3, III - 8,6, ostatak poda - 14,2 m² ° C / W.
Bilješka. Ako govorimo o grijanom podrumu, prva traka nalazi se na podzemnom dijelu zida, počevši od razine tla.
Podovi izolirani mineralnom vunom ili polistirenskom pjenom izračunavaju se identično, samo su fiksne vrijednosti R dopunjene toplinskim otporom izolacijskog sloja, određenom formulom δ / λ.
Primjer izračuna u dnevnoj sobi seoske kuće:
- Kvadratura zone I je (5,04 + 4,04) x 2 = 18,16 m², parcela II - 3,04 x 2 = 6,08 m². Preostale zone ne ulaze u dnevni boravak.
- Potrošnja energije za 1. zonu će biti 1 / 2.1 x 47 x 18.16 = 406.4 W, za drugu - 1 / 4.3 x 47 x 6.08 = 66.5 W.
- Količina protoka topline kroz podove dnevne sobe iznosi 406,4 + 66,5 = 473 vata.
Sada je lako srušiti ukupni gubitak topline u dotičnoj sobi: 863,8 + 473 = 1336,8 W, zaokruženo - 1,34 kW.
Ventilacijsko grijanje
Velika većina privatnih kuća i stanova ima prirodnu ventilaciju. Ulični zrak prodire kroz prilaze prozora i vrata, kao i kroz otvore za dovod zraka. Dolazna hladna masa zagrijava se sustavom grijanja, trošeći dodatnu energiju. Kako saznati iznos tih gubitaka:
- Budući da je izračunavanje infiltracije previše komplicirano, regulatorni dokumenti dopuštaju dodjelu 3 m³ zraka na sat za svaki kvadratni metar kućišta. Ukupna opskrba dovodnim zrakom L smatra se jednostavnom: kvadratura prostorije pomnožena je s 3.
- L je volumen, a potrebna je masa m protoka zraka. Doznajte množenjem gustoće plina uzetih iz tablice.
- Zračna masa m zamijenjena je formulom kolegija školske fizike, što omogućava utvrđivanje količine potrošnje energije.
Potrebnu količinu topline izračunavamo na primjeru dugotrajnog dnevnog boravka površine 15,75 m². Volumen dotoka L = 15,75 x 3 = 47,25 m³ / h, masa - 47,25 x 1,422 = 67,2 kg / h. Pod pretpostavkom da je toplinski kapacitet zraka (naznačen slovom C) jednak 0,28 W / (kg ºS), pronalazimo potrošnju energije: Qvent = 0,28 x 67,2 x 47 = 884 W. Kao što vidite, brojka je prilično impresivna, zbog čega se mora voditi računa o zagrijavanju zračnih masa.
Konačni proračun gubitka topline zgrade plus potrošnje topline za ventilaciju određuje se zbrajanjem svih prethodno dobivenih rezultata. Konkretno, opterećenje za grijanje dnevnog boravka rezultirat će slikom 0,88 + 1,34 = 2,22 kW. Slično tome, izračunavaju se sve prostorije vikendice, na kraju troškovi energije zbroje do jedne znamenke.
Konačno rješenje
Ako vam mozak još nije počeo ključati zbog obilja formula 😊, onda je sigurno zanimljivo vidjeti rezultat u kući s jednom pričom. U prethodnim smo primjerima obavili glavni posao, preostaje nam samo proći kroz druge prostorije i otkriti gubitak topline cijele vanjske ljuske zgrade. Pronađeni neobrađeni podaci:
- toplinski otpor zidova - 2,71, prozora - 0,32, poda - 2,38 m² ° C / W;
- visina stropa - 3 m;
- R za ulazna vrata izolirana ekstrudiranom polistirenskom pjenom iznosi 0,65 m² ° C / W;
- unutarnja temperatura - 22, vanjska - minus 25 ° S.
Da bismo pojednostavili proračune, predlažemo da se stvori tablica u Exelu, a zatim ćemo tamo staviti međupredmetne i konačne rezultate.
Na kraju izračuna i popunjavanja tablice, dobivene su sljedeće vrijednosti potrošnje toplinske energije za prostorije:
- dnevni boravak - 2,22 kW;
- kuhinja - 2.536 kW;
- hodnik - 745 W;
- hodnik - 586 W;
- kupaonica - 676 W;
- spavaća soba - 2,22 kW;
- dječji - 2.536 kW.
Ukupno opterećenje sustava grijanja privatne kuće od 100 m² bilo je 11.518 W, zaokruženo - 11.6 kW.Znakovito je da se rezultat razlikuje od približnih metoda izračuna za doslovno 5%.
Kako koristiti rezultate izračuna
Znajući potrebu za toplinom u zgradi, vlasnik kuće može:
- jasno odabrati snagu opreme za toplinsku energiju za grijanje vikendice;
- birajte željeni broj odjeljaka radijatora;
- odrediti potrebnu debljinu izolacije i izvršiti toplinsku izolaciju zgrade;
- saznajte brzinu protoka rashladne tekućine u bilo kojem dijelu sustava i, ako je potrebno, izvršite hidraulički proračun cjevovoda;
- Saznajte prosječnu dnevnu i mjesečnu potrošnju topline.
Posljednji odlomak je od posebnog interesa. Pronašli smo vrijednost toplinskog opterećenja za 1 sat, ali to se može preračunati na duže razdoblje i izračunati procijenjenu potrošnju goriva - plina, drva za ogrev ili peleta.