Moc cieplna: cechy i opcje obliczania obciążenia grzewczego
Właściwe zaprojektowanie domu nie jest możliwe bez obliczeń ciepłowniczych. Są potrzebne do stworzenia komfortowych warunków mieszkaniowych w budynku, zwłaszcza zimą. Podczas obliczeń zawsze wyznaczana jest charakterystyka energetyczna - moc cieplna. Konieczne jest sporządzenie bilansu cieplnego i określenie sprawności systemu grzewczego. Przeczytaj i dowiedz się, co to jest, czynniki wpływające na jego możliwości obliczeniowe i obliczeniowe.
Informacje ogólne
Aby fizycznie określić szybkość, z jaką energia jest przesyłana lub zużywane jest obciążenie cieplne, stosuje się koncepcję taką jak moc. Innymi słowy, reprezentuje ważny parametr w postaci pewnej ilości ciepła. Taka energia cieplna jest emitowana lub zużywana przez dowolny obiekt. Może odnosić się do pojedynczego elementu wyposażenia, urządzenia, urządzenia lub całego budynku. Jednocześnie parametr ten uwzględnia wytworzone lub zużyte ciepło przez określony czas. W zasadzie to godzina.
Ludzie już znają różne rodzaje energii. Może być mechaniczny, termiczny, chemiczny. Jest też energia wybuchu, pól, próżni. Pomimo różnych rodzajów, to właśnie energia cieplna jest ważna dla ludzkości. W szczególności ma to znaczący wpływ na komfort w budynku. Dlatego przed rozpoczęciem budowy domu zawsze wykonuje się obliczenie obciążenia cieplnego ogrzewania budynku. W końcu to ona „rodzi” energię ciepła w czasie.
Uwaga! Wszelkie pytania dotyczące odbioru, przesyłu, a nawet wykorzystania energii cieplnej są rozpatrywane w takim dziale nauki jak ciepłownictwo. Jest to jednak część termodynamiki. Jest to osobna sekcja fizyki dotycząca zmian temperatury w różnych układach.
Przenoszenie ciepła następuje w wyniku oddziaływania zewnętrznego, ponieważ zmienia energię wewnętrzną systemu. W rezultacie pewna ilość ciepła jest tracona lub pozyskiwana. Innymi słowy, gdy system wchodzi w interakcję z otoczeniem, zmienia się energia cieplna. Dżule służą do oznaczenia jego ilości lub po prostu ciepła w układzie SI. Jednak bardziej powszechną opcją jest kilowat (kW).
Ważny! Tylko inżynier ciepła jest w stanie poprawnie obliczyć obciążenia cieplne do ogrzewania i zaopatrzenia w ciepłą wodę. Przecież specjalista zna minimalny wymiar pożądanych wartości, wszystkie formuły i ma doświadczenie w ich praktycznym stosowaniu. Dzięki temu będzie mógł dokładnie określić np. ilość energii potrzebną do ogrzania określonej objętości powietrza, nawet jeśli jego temperatura początkowa jest ujemna.
Uwaga! W oparciu o definicję odzwierciedloną w ustawie federalnej „O zaopatrzeniu w ciepło” obciążenie cieplne to ilość ciepła na jednostkę czasu, którą otrzymuje konsument. Zazwyczaj energia ta jest zużywana przez system grzewczy do ogrzania obiektu do określonej temperatury. Istnieją wartości normatywne dla różnych pomieszczeń. Zostały wyznaczone na najzimniejszy okres.
Musisz znać obliczone obciążenie cieplne, aby móc dokładnie:
- Wybierz sprzęt grzewczy, który skutecznie spełni swoje zadanie. Obejmuje nie tylko kocioł i grzejniki, ale także rury o określonej średnicy.
- Poznaj ilość energii cieplnej, która będzie dostarczana do pomieszczeń z zainstalowanych urządzeń grzewczych lub obiegu cieplnego budynku o określonych parametrach technicznych.
- Oszacuj ilość ciepła niezbędną do zrekompensowania strat ciepła całego obiektu i poszczególnych pomieszczeń. Straty ciepła w domu występują głównie przez dach, podłogę, ściany, konstrukcje okienne, instalację wentylacyjną i komin.
Obliczenia obciążenia cieplnego do ogrzewania budynku według SNiP są również przeprowadzane w celu skoordynowania połączenia budynku z siecią dystrybucji gazu. W końcu do tego najpierw musisz uzyskać warunki techniczne. Aby osiągnąć cel, konieczne będzie najpierw określenie ilości zużytego gazu, której nie można poznać bez obliczenia mocy urządzeń grzewczych. W większości przypadków jest to pełnoprawny kocioł gazowy.
Czynniki wpływające na obliczenia
Zanim ustalisz moc cieplną, określ ilość ciepła potrzebną do ogrzania oddzielnego pomieszczenia lub całego domu. Przy jej obliczaniu bierze się pod uwagę kilka ważnych czynników:
- Objętość ogrzewanego obiektu .
Dzięki temu dowiesz się, ile powietrza będzie trzeba ogrzać.
Uwaga! Ogólnie przyjmuje się, że standardowa wysokość sufitu nie przekracza 2,7 m. Jednak w takiej odległości od podłogi sufity montowano w czasach sowieckich. Jeśli ten fakt nie zostanie wzięty pod uwagę, możesz skorzystać z uproszczonego obliczenia na podstawie powierzchni. Teraz wysokość stropu może być wyższa, szczególnie w domach budowanych według indywidualnie zaprojektowanych projektów.
- strefa klimatyczna .
Różnica między temperaturą zewnętrzną a temperaturą w pomieszczeniu jest liniowo związana z utratą ciepła przez zewnętrzną konstrukcję budynku. Tak więc w przypadku pomieszczeń o tej samej izolacji i kubaturze ilość ciepła wymagana do ogrzewania będzie się różnić w zależności od ich położenia geograficznego. Na przykład w Jakucji będzie to wymagane 3 razy więcej niż w Jałcie.
- Jakość materiałów termoizolacyjnych .
Zastosowana izolacja wpływa na utratę ciepła przez konstrukcje budowlane domu. Dodatkowo brana jest pod uwagę liczba i wielkość okien oraz ich wykonanie. Przeszklenie może być przecież jedno, dwu, a nawet trzykomorowe. Każda z opcji ma swoją własną utratę ciepła.
Rodzaj zastosowanych grzejników wpływa również na obliczenie mocy cieplnej systemu grzewczego. Dlatego najpierw musisz znać wymianę ciepła każdego urządzenia. Przy jej ustalaniu weź pod uwagę:
- Różnica między temperaturą chłodziwa a powietrzem w pomieszczeniu. Moc grzejnika wzrasta wraz ze wzrostem delty.
- Powierzchnia grzejnika. W końcu wraz z jego wzrostem zwiększa się ilość ciepła, które grzejnik oddaje do otoczenia. Ten rodzaj wymiany ciepła odbywa się za pomocą promieniowania podczerwonego oraz dzięki bezpośredniemu kontaktowi nagrzanej powierzchni z powietrzem.
Ważny! Aby zwiększyć powierzchnię kaloryferów, producenci produkują takie urządzenia z płetwami. Dzięki jego obecności wzrasta moc akumulatorów. Jednocześnie objętość przepływającego przez nie chłodziwa nie zmienia się.
- Przewodność cieplna materiału, z którego wykonane są grzejniki. Wraz ze wzrostem jego wartości krawędzie urządzeń z lamelami nagrzewają się mocniej. Dzięki temu powietrze w pomieszczeniach nagrzeje się szybciej.
Ważny! Całkowita moc grzejników i wymiana ciepła z rur systemu w domu nie powinna być mniejsza niż całkowita utrata ciepła w budynku. Tylko pod tym warunkiem możliwe będzie zapewnienie komfortowych warunków mieszkaniowych w budynku zimą.
Opcje obliczania obciążenia
Aby zapewnić komfortowe warunki życia poprzez stworzenie standardowej temperatury w pomieszczeniu, nie wystarczy zrozumieć, że moc cieplna jest cechą, która pozwala na podłączenie mocy wyjściowej i zużycia ciepła. Musisz także znać i umieć posługiwać się popularnymi metodami obliczania obciążenia.
Aby znaleźć wymagany parametr (obciążenie), określa się całkowite zużycie ciepła. Ilość tej energii powinna wystarczyć do ogrzania domu (powietrza w pomieszczeniu) co najmniej do standardowej temperatury. Aby rozwiązać ten problem, obliczenia obciążeń cieplnych do ogrzewania przeprowadza się za pomocą jednej z trzech powszechnych metod. Każda z metod jest złożona. W takim przypadku uzyskane wyniki będą miały różną dokładność.
Obliczanie wymaganego parametru jest wykonywane:
- o stratach ciepła przez konstrukcje zewnętrzne i kosztach ogrzewania powietrza dostarczanego przez system wentylacyjny.
- według powierzchni, gdy wysokość sufitu jest mniejsza niż 3 m;
- objętościowo, jeśli podłogi znajdują się od podłogi w odległości 3 m;
Uwaga! Obecnie szeroko stosowane są różne usługi online, które pozwalają szybko obliczyć obciążenie cieplne do ogrzewania budynku, a kalkulator znacznie upraszcza cały proces. Ta opcja wymaga jednak przetestowania. Tylko w ten sposób można dokładnie obliczyć ilość energii cieplnej.
Inżynierowie i projektanci cieplni obliczają energię cieplną zgodnie z zasadami SNiP. Jest to złożona technika stosowana przez profesjonalistów w tej dziedzinie. Obliczenia przeprowadza się przy użyciu różnych danych referencyjnych. Ta metoda pozwala uzyskać wynik o dokładności około 95%.
Obliczenia według powierzchni lub objętości są prostszymi metodami. Opierają się na wykorzystaniu określonych właściwości termicznych. Takie obliczenia mają dość prosty algorytm. Nie pozwala na uzyskanie wyniku z dokładnością, jak w obliczeniach strat ciepła.
Obliczanie zużytego ciepła według powierzchni
Obciążenie grzewcze jest obliczane w przybliżeniu za pomocą bardzo prostej metody w następujący sposób:
- Najpierw zmierz obwód domu od strony ulicy i oblicz jego powierzchnię. Jeśli istnieje projekt, dane są pobierane z odpowiedniej dokumentacji.
- Następnie zmierzony wynik mnoży się przez 100 watów.
- Następnie wybiera się jednostkę kotłową z uwzględnieniem współczynnika bezpieczeństwa, który zwykle wynosi 1,2 lub 1,3.
Lepiej jednak wykonać inne obliczenia. Za jego pomocą obliczona zostanie dokładniejsza średnia moc cieplna w watach, ponieważ uwzględniona jest lokalizacja lokalu, region, w którym zbudowano dom i liczba okien.
Jeżeli wysokość pomieszczeń nie przekracza 3 m, najpierw obliczana jest ich całkowita powierzchnia. Następnie uzyskaną wartość mnoży się przez współczynnik uwzględniający warunki klimatyczne regionu, w którym budynek został wybudowany. Równa się jedności, gdy dom znajduje się w strefie umiarkowanej. Jednocześnie dla południowych regionów kraju współczynnik ten wynosi 0,7, a dla północnych szerokości geograficznych jego wartość wynosi 1,5-2.
W kolejnym etapie brana jest pod uwagę specyficzna charakterystyka cieplna. W przeliczeniu na powierzchnię jest to:
- dla pomieszczenia, które ma jedną ścianę uliczną i jedno okno lub takie konstrukcje są całkowicie nieobecne - 100 W / m²;
- dla pokoju narożnego z jedną konstrukcją okna - 120 W / m²;
- dla pokoju narożnego z dwoma otworami świetlnymi - 130 W/m².
Po dobraniu odpowiedniej specyficznej charakterystyki termicznej jest ona mnożona przez iloczyn całkowitej powierzchni lokalu i tzw. współczynnika klimatycznego. W trakcie takich obliczeń uzyskuje się dokładniejszy wynik. Obliczona wartość pozwala oszacować ilość ciepła potrzebną do ogrzania zimnego powietrza zewnętrznego, które dostaje się do domu w wyniku infiltracji i przez otwory w budynku.
Przydatne wideo
Obliczanie ilości ciepła przez objętość lokalu
Jeżeli wysokość sufitu w pomieszczeniach jest równa lub przekracza 3 m, obliczanie wymaganej ilości energii cieplnej do ich ogrzewania nie jest przeprowadzane według powierzchni. Takie obliczenie nie pozwoli ci uzyskać prawidłowego wyniku. W celu dokładniejszego obliczenia stosuje się określone zagregowane wskaźniki zużycia ciepła. Ich wartości są już znane na podstawie 1 m³ powietrza w danym pomieszczeniu.
Przybliżona średnia moc cieplna, której wzór jest prawie taki sam jak przy obliczaniu ilości ciepła według powierzchni, pozwala szybko wybrać kocioł do konkretnego domu. Różnica między obliczeniami polega na wykorzystaniu całkowitej kubatury zamiast całkowitej powierzchni budynku.
We wzorze, który pozwala obliczyć ilość ciepła według objętości, stosuje się następujące określone natężenia przepływu:
- za pomieszczenie bez ścian zewnętrznych i okien lub w którym znajduje się jedna taka konstrukcja - 35 W/m³;
- dla pokoju narożnego z tylko jednym oknem z podwójnymi szybami - 40 W / m³;
- za pomieszczenie z dwiema ścianami zewnętrznymi i oknami - 45 W/m³.
Uwaga! W przypadku tej metody stosuje się te same tak zwane współczynniki klimatyczne, w zależności od miejsca, w którym wybudowano dom, jak w przypadku wzoru, który pozwala obliczyć ilość energii cieplnej według powierzchni.
Jeśli użyjesz tej wersji obliczeń, wynik będzie większy, ponieważ formuła uwzględnia, że budynek ma wyższe sufity. Oznacza to, że wzrasta ilość powietrza, które trzeba ogrzać w domu. Z tego powodu będziesz musiał użyć mocniejszego sprzętu grzewczego. Jeśli podczas obliczania objętości weźmie się pod uwagę, że wysokość sufitów wynosi 2,7 m, wynik końcowy będzie w przybliżeniu taki sam, jak przy użyciu wzoru, który pozwala obliczyć według powierzchni.
Przydatne wideo
Algorytm obliczania ilości ciepła z uwzględnieniem strat ciepła
Obliczanie mocy systemu grzewczego według SNiP jest najdokładniejszą metodą obliczeniową. Pozwala na wybór wydajnego sprzętu do ogrzewania pomieszczeń. Obliczanie mocy cieplnej odbywa się w następującej kolejności:
- Mierzy się powierzchnię sufitu, podłogi, wszystkich ścian zewnętrznych, konstrukcji okiennych w każdym pomieszczeniu.
- Straty ciepła obliczane są przez każde ogrodzenie domu, które styka się z ulicą.
- Określana jest ilość ciepła zużytego na ogrzanie powietrza pochodzącego z systemu wentylacyjnego.
- Wszystkie uzyskane wcześniej wartości energii cieplnej są sumowane.
Ważny! Jeśli obliczenia obciążeń termicznych są wykonywane dla dwupiętrowego domu, obliczenia nie uwzględniają podłóg międzywarstwowych, ponieważ nie mają one kontaktu z otoczeniem.
Straty ciepła przez zewnętrzne konstrukcje budowlane budynku to ilość ciepła, która „znika” na ulicę. W takim przypadku wartość dla każdego materiału będzie inna, ponieważ różnią się one przewodnością cieplną i grubością.
Uwaga! Przy obliczaniu powierzchni ścian zewnętrznych nie uwzględnia się kwadratury otworów okiennych. W końcu przez przezroczyste struktury zawsze traci się więcej ciepła. Dlatego dla nich wykonywane są osobne obliczenia.
Po zmierzeniu szerokości lokalu do wartości dodaje się połowę grubości przegród wewnętrznych. Nie należy również zapominać o zewnętrznym narożniku. Pamiętaj, aby wziąć pod uwagę jego rozmiar. Podczas pomiaru brana jest pod uwagę całkowita powierzchnia każdej otaczającej konstrukcji budynku domu. W końcu ciepło jest tracone przez całą jego powierzchnię.
Przydatne wideo
Obliczanie strat ciepła przez ściany i dach
Aby obliczyć ciepło, które budynek traci przez określoną strukturę budynku, stosuje się specjalną formułę. Przed zastosowaniem oblicza się powierzchnię zewnętrznego ogrodzenia budynku (A, m²), standardową temperaturę wewnętrzną i jej minimalną wartość na ulicy dla najzimniejszego pięciodniowego okresu w roku dla tego obszaru gdzie dom jest budowany. Formuła wykorzystuje również opór przenikania ciepła z zewnątrz budynku. Ten parametr jest zwykle oznaczany literą R i mierzony w m²*℃/W.
Opór przenikania ciepła oblicza się osobno, biorąc pod uwagę materiał, z którego wykonana jest konstrukcja budynku. Pod uwagę brana jest również jego grubość w metrach. Aby obliczyć ten parametr, najpierw określa się współczynnik przewodności cieplnej konkretnego materiału. Aby to zmierzyć, stosuje się W / (m * ℃). Następnie grubość danego materiału w konstrukcji budynku dzieli się przez jego współczynnik przewodności cieplnej.
Uwaga! Ściana lub dach może składać się z kilku warstw różnych materiałów. Dlatego dla każdego z nich obliczany jest opór przenikania ciepła. Następnie uzyskane wartości są sumowane.
Zgodnie z tą samą zasadą wykonuje się obliczenia strat ciepła dla konstrukcji okiennych i sufitów. Jeżeli obliczenia są przeprowadzane dla pomieszczenia, które znajduje się wewnątrz budynku i nie ma ścian zewnętrznych, to bierze się pod uwagę, że energia cieplna może „opuścić” go tylko przez dach i / lub podłogę, w zależności od piętra, na którym jest usytuowany.
Straty ciepła przez podłogę
Aby określić energię cieplną, która „wychodzi” przez podłogę, jeśli jej projekt jest wykonywany na ziemi, dzieli się ją na strefy. Ich standardowa szerokość to 2 m. Podział podłogi na strefy zaczyna się od ścian zewnętrznych. Następnie wykonywane są następujące kroki:
- Obliczana jest powierzchnia każdej strefy na podłodze. W tym przypadku metry kwadratowe liczone są dwukrotnie w rogach.
- Straty ciepła są obliczane dla każdej strefy przy użyciu wzoru, który służy do obliczania energii cieplnej traconej przez oddzielną konstrukcję budynku.
Gdy w konstrukcji podłogi znajduje się materiał izolacyjny, na przykład styropian lub wełna mineralna, obliczenia przeprowadza się według podobnej metody. Różnica polega na tym, że odporność na przenikanie ciepła wzrasta o wartość tej samej charakterystyki dla danej izolacji. Jeżeli straty ciepła liczone są dla podłogi w ogrzewanej piwnicy, to tutaj pierwsza strefa zaczyna się na ścianie znajdującej się pod ziemią.
Uwaga! Pierwsza strefa podłogi będzie miała opór cieplny 2,1 W/(m*℃). Dla drugiej i trzeciej sekcji ten parametr wynosi odpowiednio 4,3 i 8,6 W / (m * ℃). Dla pozostałych stref przyjmuje się, że opór przenikania ciepła wynosi 14,2 W/(m*℃).
Obliczenie ciepła do ogrzewania powietrza i zakończenie całej kalkulacji
Moc grzewcza instalacji grzewczej nie może być poprawnie obliczona bez uwzględnienia energii potrzebnej do ogrzewania powietrza wentylacyjnego. Może wejść do domu przez konstrukcje okienne i pęknięcia w drzwiach, a także przez oddzielne specjalne kanały. Powietrze wentylacyjne ogrzewane jest ciepłem systemu grzewczego. Aby określić jego ilość, stosuje się specjalną formułę.
Obliczenie strat ciepła konkretnego domu kończy się dodaniem wszystkich znalezionych wcześniej wartości. W takim przypadku energia cieplna wytwarzana w wyniku działania urządzeń gospodarstwa domowego jest koniecznie brana pod uwagę. Po obliczeniu obciążenia cieplnego ogrzewania, ilość ciepła z urządzeń jest odejmowana od całkowitej straty ciepła.
Uwaga! Obliczanie strat ciepła odbywa się dla każdego pomieszczenia w domu. Wszystkie pokoje mają swoją własną charakterystykę. Otaczają je konstrukcje budowlane o różnej grubości i strukturze. Wszystkie takie cechy są brane pod uwagę przy obliczaniu strat ciepła.
Przydatne wideo
Podsumowanie
Wymagana ilość ciepła jest zawsze obliczana podczas wytwarzania ciepła. W końcu to jedyny sposób na stworzenie efektywnego systemu grzewczego w domu. Za pomocą tego parametru określa się szybkość przekazywania energii cieplnej z urządzeń grzewczych i jej zużycie przez określony obiekt. Wartość tej charakterystyki zależy od kubatury domu, strefy klimatycznej jego lokalizacji, przewodności cieplnej materiałów, wielkości grzejników, temperatury wewnętrznej i zewnętrznej.
Wymaganą energię cieplną można obliczyć metodą uproszczoną lub dokładną. Metody danych zagregowanych implikują obliczenia według powierzchni lub objętości. W celu dokładniejszego obliczenia określa się całkowitą utratę ciepła obiektu przez wszystkie zewnętrzne konstrukcje budowlane. Ponadto brane jest pod uwagę ciepło zużyte na wentylację.
