Oletetaan, että halusit itse kerätä kattilan, patterit ja putket yksityistalon lämmitysjärjestelmään. Tehtävä numero 1 - lämmityksen kuormituksen laskeminen, toisin sanoen rakennuksen lämmitykseen mukavan sisälämpötilaan tarvittavan lämmön kokonaiskulutuksen määrittäminen. Ehdotamme tutkia 3 laskentamenetelmää - tulosten monimutkaisuus ja tarkkuus eroavat toisistaan.
Menetelmät kuorman määrittämiseksi
Ensin selitämme termin merkityksen. Lämpökuormitus on lämmitysjärjestelmän kuluttama kokonaismäärä lämpöä tilojen lämmittämiseksi normaalilämpötilaan kylmimmällä ajanjaksolla. Arvo lasketaan energiayksikköinä - kilowatteina, kilokaloreina (harvemmin - kilojouleina), ja se ilmoitetaan kaavoissa latinalaisella kirjaimella Q.
Tietäen yksityisen talon lämmityksen kuormitusta yleensä ja erityisesti kunkin huoneen tarpeita, ei ole vaikea valita kattilaa, lämmittimiä ja vesijärjestelmän akkuja virtaksi. Kuinka laskea tämä parametri:
- Jos kattokorkeus ei ole yli 3 m, suurempi laskelma tehdään lämmitettyjen tilojen pinta-alan mukaan.
- Jos kattokorkeus on vähintään 3 m, lämmönkulutus otetaan huomioon tilojen tilavuuden perusteella.
- Lämpöhäviön määrittäminen ulkoisilla aitoilla ja ilmanvaihdon lämmityksen kustannukset SNiP: n mukaan.
Merkintä. Viime vuosina erilaisten Internet-resurssien sivuilla olevat online-laskimet ovat saavuttaneet suuren suosion. Niiden avulla lämpöenergian määrän määritys on nopea eikä vaadi lisäohjeita. Miinus - tulosten luotettavuus on tarkistettava, koska ohjelmia kirjoittavat ihmiset, jotka eivät ole lämpöinsinöörejä.
Kaksi ensimmäistä laskentamenetelmää perustuvat tiettyjen lämpöominaisuuksien soveltamiseen suhteessa lämmitettyyn alueeseen tai rakennuksen tilavuuteen. Algoritmi on yksinkertainen, sitä käytetään kaikkialla, mutta se antaa erittäin likimääräiset tulokset eikä ota huomioon mökin eristysastetta.
SNiP: n mukaan on paljon vaikeampaa laskea lämpöenergian kulutusta SNiP: n mukaan. Sinun on kerättävä paljon vertailutietoja ja työskenneltävä laskelmissa, mutta lopulliset luvut heijastavat todellista kuvaa tarkkuudella 95%. Yritämme yksinkertaistaa menetelmiä ja tehdä lämmityskuorman laskemisesta mahdollisimman ymmärrettävissä.
Esimerkiksi 100 kerroksisen yksikerroksisen talon projekti
Kaikkien lämpöenergian määrän määrittämismenetelmien selkeäksi ehdottamiseksi on esimerkki piirroksessa esitetystä yksikerroksisesta talosta, jonka kokonaispinta-ala on 100 neliötä (ulkoisen mittauksen mukaan). Luettelemme rakennuksen tekniset ominaisuudet:
- rakennusalue - lauhkean ilmaston suikale (Minsk, Moskova);
- ulkoisen aidan paksuus on 38 cm, materiaali on silikaattitiili;
- ulkoseinien eristys - polystyreeniä, paksuus 100 mm, tiheys - 25 kg / m3;
- lattiat - betoni maassa, kellaria ei ole;
- limittyvät - teräsbetonilevyt, jotka on eristetty kylmän ullakon sivulta 10 cm polystyreenillä;
- ikkunat - tavallinen metallimuovi 2 lasilla, koko - 1500 x 1570 mm (h);
- etuovi on metallia 100 x 200 cm, eristetty suulakepuristetulla polystyreenivaahdolla 20 mm sisäpuolelta.
Mökissä on sisäseinät väliseinässä (12 cm), kattilahuone sijaitsee erillisessä rakennuksessa. Huoneiden pinta-ala ilmoitetaan piirustuksessa, kattojen korkeus otetaan riippuen selitetystä laskentatavasta - 2,8 tai 3 m.
Lämmönkulutus lasketaan kvadratuurilla
Lämmityskuorman likimääräiseksi arvioimiseksi käytetään yleensä yksinkertaisinta lämpölaskelmaa: rakennuksen pinta-ala otetaan ulkoisen mittauksen mukaan ja kerrotaan 100 watilla. Vastaavasti 100 m²: n mökin lämmönkulutus on 10 000 W tai 10 kW.Tuloksen ansiosta voit valita kattilan, jonka turvakerroin on 1,2-1,3. Tässä tapauksessa yksikön tehoksi otetaan 12,5 kW.
Ehdotamme suorittaa tarkempia laskelmia ottaen huomioon huoneiden sijainnin, ikkunoiden lukumäärän ja kehitysalueen. Joten enimmäiskattojen ollessa enintään 3 m, suositellaan seuraavan kaavan käyttöä:
Laskenta suoritetaan jokaiselle huoneelle erikseen, sitten tulokset summataan ja kerrotaan aluekertoimella. Selitys kaavan merkinnästä:
- Q on haluttu kuorma, W;
- Spom - huoneen neliö, m²;
- q on huoneen pinta-alaan liittyvän erityisen lämpöominaisuuden osoitin, W / m²;
- k - kerroin, jossa otetaan huomioon asuinalueen ilmasto.
Viitteeksi. Jos omakotitalo sijaitsee lauhkealla alueella, kerroimen k oletetaan olevan yhtä. Eteläisillä alueilla k = 0,7, pohjoisilla alueilla käytetään arvoja 1,5–2.
Arvioitu laskelma kokonaisen kvadratuurimittarista q = 100 W / m². Tässä lähestymistavassa ei oteta huomioon huoneiden sijaintia ja valoaukkojen eri määrää. Mökin sisällä oleva käytävä menettää paljon vähemmän lämpöä kuin nurkkamakuuhuone, jossa on saman alueen ikkunat. Ehdotamme, että otetaan erityisen lämpöominaisuuden q arvo seuraavasti:
- huoneissa, joissa on yksi ulkoseinä ja ikkuna (tai ovi) q = 100 W / m²;
- nurkkahuoneet yhdellä valoaukolla - 120 W / m²;
- sama kahdella ikkunalla - 130 W / m².
Kuinka valita q-arvo, näkyy selvästi pohjapiirros. Esimerkissämme laskelma näyttää tältä:
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.
Kuten näette, tarkennetut laskelmat antoivat erilaisen tuloksen - itse asiassa tietyn talon lämmitykseen 100 m² käytetään 1 kW lämpöenergiaa enemmän. Kuvassa otetaan huomioon lämmönkulutus ulkoilman lämmittämiseen, joka tunkeutuu kotiin aukkojen ja seinien läpi (tunkeutuminen).
Lämpökuorman laskeminen huoneiden tilavuuden mukaan
Kun lattioiden ja katon välinen etäisyys saavuttaa vähintään 3 m, edellistä laskentavaihtoehtoa ei voida käyttää - tulos on väärä. Tällaisissa tapauksissa lämmityskuormituksen katsotaan olevan tiettyjen aggregoituneiden lämmönkulutuksen indikaattoreiden mukainen 1 m³: n verran huoneen tilavuudesta.
Kaava ja laskenta-algoritmi pysyvät ennallaan, vain alueparametri S muuttuu tilavuudeksi - V:
Sen mukaisesti otetaan toinen indikaattori ominaiskulutuksesta q, joka viitataan kunkin huoneen kuutiotilaan:
- huone rakennuksen sisällä tai yksi ulkoseinä ja ikkuna - 35 W / m³;
- yhden ikkunan nurkkahuone - 40 W / m³;
- sama kahdella valoaukolla - 45 W / m³.
Merkintä. Kasvavia ja pieneneviä aluekertoimia k sovelletaan kaavassa ilman muutoksia.
Nyt esimerkiksi määritetään mökkimme lämmityksen kuormitus ottamalla kattokorkeus yhtä suureksi kuin 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.
On huomattava, että lämmitysjärjestelmän vaadittava lämpöteho kasvoi 200 wattia edelliseen laskelmaan verrattuna. Jos otamme huoneiden korkeuden 2,7–2,8 m ja laskemme energiankulutuksen kuutiotehon kautta, luvut ovat suunnilleen samat. Eli menetelmä on varsin soveltuva lämpöhäviön integroituun laskentaan minkä tahansa korkeuden huoneissa.
Laskenta-algoritmi SNiP: n mukaan
Tämä menetelmä on tarkin kaikista olemassa olevista. Jos käytät ohjeitamme ja suoritat laskelman oikein, voit olla 100% varma tuloksesta ja valita rauhallisesti lämmityslaitteet. Menettely näyttää tältä:
- Mittaa ulkoseinien, lattioiden ja kattojen neliömitat erikseen jokaisessa huoneessa. Määritä ikkunoiden ja etuovien pinta-ala.
- Laske lämpöhäviöt kaikista ulkoaitoista.
- Selvitä ilmanvaihdon (tunkeutumisen) ilman lämmittämiseen käytetyn lämpöenergian kulutus.
- Yhteenveto tuloksista ja saat todellisen indikaattorin lämpökuormasta.
Tärkeä asia. Kaksikerroksisessa mökissä sisäisiä kattoja ei oteta huomioon, koska ne eivät rajoitu ympäristöön.
Lämpöhäviön laskemisen ydin on suhteellisen yksinkertainen: sinun on selvitettävä, kuinka paljon energiaa kukin rakennustyyppi menettää, koska ikkunat, seinät ja lattiat on valmistettu eri materiaaleista. Kun määritetään ulkoseinien kvadratuuri, vähennä lasitettujen aukkojen pinta-ala - viimeksi mainitut sallivat suuremman lämpövuon, ja siksi niitä tarkastellaan erikseen.
Kun mittaat huoneiden leveyttä, lisää siihen puoli sisäseinän paksuutta ja kiinnitä ulkokulma kuvan osoittamalla tavalla. Tavoitteena on ottaa huomioon ulkoisen aidan täysi kvadratuuri, menettäen lämpöä koko pinnalta.
Määritämme seinien ja kattojen lämpöhäviöt
Kaava samantyyppisen rakenteen (esimerkiksi seinän) läpi kulkevan lämpövuon laskemiseksi on seuraava:
Koodata merkintä:
- lämpöhäviön määrä yhden aidan läpi, jonka nimitimme Qi, W;
- A - seinän neliö samassa huoneessa, m²;
- tv - mukava lämpötila huoneen sisällä, yleensä +22 ° С;
- tн - katuilman minimilämpötila, joka kestää viisi kylintä talvipäivää (ota alueesi todellinen arvo);
- R on ulko-aidan paksuuden vastus lämmönsiirtolle, m² ° C / W.
Yksi epävarma parametri pysyy yllä olevassa luettelossa - R. Sen arvo riippuu seinärakenteen materiaalista ja aidan paksuus. Laskeaksesi lämmönsiirtovastuksen, toimi seuraavasti:
- Määritä ulkoseinän kannatusosan ja erikseen eristekerroksen paksuus. Kaavojen kirjainta - δ pidetään metreinä.
- Selvitä viitetaulukoista rakennemateriaalien lämmönjohtavuuskerroimet λ, ja mittayksikkö on W / (mºС).
- Korvaa havaitut arvot kaavassa yksi kerrallaan:
- Määritä R jokaiselle seinäkerrokselle erikseen, lisää tulokset ja käytä sitten ensimmäisessä kaavassa.
Toista laskelmat samassa huoneessa olevien ikkunoiden, seinien ja kattojen osalta, siirry sitten seuraavaan huoneeseen. Lattioiden läpi meneviä lämpöhäviöitä tarkastellaan erikseen, kuten alla kuvataan.
Kärki. Eri materiaalien oikeat lämmönjohtavuuskertoimet on ilmoitettu normatiivisessa dokumentaatiossa. Venäjän osalta tämä on sääntökoodi SP 50.13330.2012, Ukrainan osalta - DBN V.2.6–31 ~ 2006. Huomio! Käytä laskelmissa käyttöolosuhteissa sarakkeessa "B" määrättyä arvoa λ.
Laskentaesimerkki yksikerroksisen talomme olohuoneelle (kattokorkeus 3 m):
- Ulkoseinien pinta-ala yhdessä ikkunoiden kanssa: (5,04 + 4,04) x 3 = 27,24 m². Ikkunoiden neliö on 1,5 x 1,57 x 2 = 4,71 m². Nettoaidan pinta-ala: 27,24 - 4,71 = 22,53 m².
- Silikaattitiilien muurauksen lämmönjohtavuus λ on 0,87 W / (m ºC), vaahto 25 kg / m³ - 0,044 W / (m ºC). Paksuus on 0,38 ja vastaavasti 0,1 m, katsotaan lämmönsiirtovastuksena: R = 0,38 / 0,87 + 0,1 / 0,044 = 2,71 m² ° C / W.
- Ulkolämpötila - miinus 25 ° С, olohuoneen sisällä - plus 22 ° С. Ero on 25 + 22 = 47 ° C.
- Lämpöhäviöt määritetään olohuoneen seinien läpi: Q = 1 / 2,71 x 47 x 22,53 = 391 wattia.
Samoin lämmön virtausta ikkunoiden ja lattioiden läpi otetaan huomioon. Läpikuultavien rakenteiden lämmönkestävyys on yleensä valmistajan ilmoittama, 22 cm paksun teräsbetonilattian ominaisuudet löytyvät normatiivisesta tai viitekirjallisuudesta:
- Eristetyn lattian R = 0,22 / 2,04 + 0,1 / 0,044 = 2,38 m² ° C / W, lämpöhäviö katon läpi on 1 / 2,38 x 47 x 5,04 x 4,04 = 402 W.
- Tappiot ikkuna-aukkojen kautta: Q = 0,32 x 47 x71 = 70,8 W.
Koko lämpöhäviö olohuoneessa (pois lukien lattiat) on 391 + 402 + 70,8 = 863,8 wattia. Samanlaiset laskelmat suoritetaan jäljellä oleville huoneille, tulokset esitetään yhteenvedossa.
Huomaa: rakennuksen sisällä oleva käytävä ei ole kosketuksissa ulkokuoren kanssa ja menettää lämpöä vain katon ja lattioiden kautta. Mitkä suojaukset tulisi ottaa huomioon laskentamenetelmissä, katso video.
Lattian jakaminen vyöhykkeiksi
Jotta saadaan selville lämmön määrä, jonka maan lattiat menettävät, suunnitelmassa oleva rakennus on jaettu 2 m leveisiin vyöhykkeisiin, kuten kaaviossa esitetään. Ensimmäinen nauha alkaa rakennuksen ulkopinnasta.
Laskenta-algoritmi on seuraava:
- Piirrä mökkisuunnitelma jakaa se 2 m leveiksi nauhoiksi. Alueiden enimmäismäärä on 4.
- Laske lattiapinta, joka putoaa erikseen jokaisessa vyöhykkeessä unohtamatta sisätilojen väliseinät. Huomaa: kulmien kvadratuuri lasketaan kahdesti (varjostettu piirroksessa).
- Määritä lämpöhäviöt kaikilla alueilla laskentakaavan avulla (mukavuuden vuoksi annamme sen uudelleen), tiivistä luvut.
- Lämmönsiirtovastuksen R vyöhykkeellä I pidetään 2,1 m² ° C / W, II - 4,3, III - 8,6, loput lattiasta - 14,2 m² ° C / W.
Merkintä. Jos puhumme lämmitetystä kellarista, ensimmäinen kaistale sijaitsee seinän maanalaisessa osassa maanpinnasta alkaen.
Mineraalivillalla tai polystyreenivaahdolla eristetyt lattiat lasketaan samalla tavalla, vain R: n kiinteitä arvoja täydennetään eristyskerroksen lämpövastuksella, joka määritetään kaavalla δ / λ.
Laskentaesimerkki maalaistalon olohuoneessa:
- Vyöhykkeen I kvadratuuri on (5,04 + 4,04) x 2 = 18,16 m², juoni II - 3,04 x 2 = 6,08 m². Jäljellä olevat alueet eivät pääse olohuoneeseen.
- Ensimmäisen vyöhykkeen energiankulutus on 1 / 2,1 x 47 x 18,16 = 406,4 W, toisen - 1 / 4,3 x 47 x 6,08 = 66,5 W.
- Olohuoneen lattioiden läpi virtaavan lämmön määrä on 406,4 + 66,5 = 473 wattia.
Nyt on helppo lyödä kyseisen huoneen kokonaislämpöhäviö: 863,8 + 473 = 1336,8 W, pyöristetty - 1,34 kW.
Ilmanvaihtoilman lämmitys
Suurimmassa osassa yksityistaloja ja huoneistoja on luonnollinen ilmanvaihto. Katuilma tunkeutuu ikkunoiden ja ovien narterekseksi sekä tuloilma-aukkoihin. Saapuvaa kylmää massaa lämmitetään lämmitysjärjestelmällä kuluttaen lisäenergiaa. Kuinka selvittää näiden tappioiden määrä:
- Koska tunkeutumisen laskeminen on liian monimutkaista, sääntelyasiakirjat sallivat 3 m³: n ilman jakamisen tunnissa kutakin asunnon neliömetriä kohti. Tuloilman kokonaismäärää L pidetään yksinkertaisena: huoneen kvadratuuri kerrotaan 3: lla.
- L on tilavuus, ja ilmavirtauksen massa m tarvitaan. Selvitä kertomalla taulukosta otetun kaasun tiheydellä.
- Ilmamassa m korvataan koulun fysiikan kurssin kaavassa, joka mahdollistaa kuluneen energian määrän määrittämisen.
Laskemme tarvittavan määrän lämpöä esimerkiksi pitkäikäisestä olohuoneesta, jonka ala on 15,75 m². Tulomäärä L = 15,75 x 3 = 47,25 m³ / h, massa - 47,25 x 1,422 = 67,2 kg / h. Olettaen, että ilman lämpökapasiteetti (merkitty kirjaimella C) on 0,28 W / (kg ºС), saamme energiankulutuksen: Qvent = 0,28 x 67,2 x 47 = 884 W. Kuten näette, luku on melko vaikuttava, minkä vuoksi ilmamassien lämmittäminen on otettava huomioon.
Lopullinen laskelma rakennuksen lämpöhäviöstä plus ilmanvaihdon lämmönkulutus määritetään laskemalla yhteen kaikki aikaisemmin saadut tulokset. Erityisesti olohuoneen lämmityksen kuormitus johtaa lukuksi 0,88 + 1,34 = 2,22 kW. Samoin mökin kaikki huoneet lasketaan, energiakustannusten lopussa ne kasvavat yhden numeron.
Lopulliseen ratkaisuun
Jos aivosi ei ole vielä alkanut kiehua, koska kaavoja on runsaasti 😊, niin on varmasti mielenkiintoista nähdä tulos yksikerroksisessa talossa. Edellisissä esimerkeissä teimme päätehtävän, on vain käydä läpi muiden huoneiden ja selvittää rakennuksen koko ulkokuoren lämpöhäviöt. Löytyi raakatietoja:
- seinien lämpövastus - 2,71, ikkunat - 0,32, lattiat - 2,38 m² ° С / W;
- kattokorkeus - 3 m;
- Suulakepuristetulla polystyreenivaahdolla eristetyn etuoven R on 0,65 m² ° C / W;
- sisälämpötila - 22, ulkoinen - miinus 25 ° С.
Laskelmien yksinkertaistamiseksi ehdotamme, että luodaan taulukko Exeliin, laitamme sinne väli- ja lopputulokset.
Laskelmien lopussa ja taulukon täyttämisen yhteydessä saatiin seuraavat tilan lämpöenergian kulutuksen arvot:
- olohuone - 2,22 kW;
- keittiö - 2,536 kW;
- eteinen - 745 W;
- käytävä - 586 W;
- kylpyhuone - 676 W;
- makuuhuone - 2,22 kW;
- lasten - 2,536 kW.
100 m²: n omakotitalon lämmitysjärjestelmän kokonaiskuorma oli 11,518 W, pyöristettynä - 11,6 kW.On huomionarvoista, että tulos eroaa likimääräisistä laskentamenetelmistä kirjaimellisesti 5 prosentilla.
Kuinka käyttää laskelmien tuloksia
Tietäen rakennuksen lämmöntarpeen, asunnonomistaja voi:
- valitse selvästi lämpövoimalaitteiden teho mökin lämmitykseen;
- valitse haluttu lukumäärä lämpöpattereiden osia;
- määrittää eristyksen vaadittava paksuus ja suorittaa rakennuksen lämpöeristys;
- selvittää jäähdytysnesteen virtausnopeus missä tahansa järjestelmän osassa ja suorittaa tarvittaessa putkistojen hydraulinen laskenta;
- Selvitä keskimääräinen päivittäinen ja kuukausittainen lämmönkulutus.
Viimeinen kohta on erityisen kiinnostava. Löysimme lämpökuorman arvon tunnissa, mutta se voidaan laskea uudelleen pidemmäksi ajaksi ja laskea arvioitu polttoaineenkulutus - kaasu, polttopuut tai pelletit.