נניח שרצית להרים בעצמך דוד, רדיאטורים וצינורות למערכת החימום של בית פרטי. משימה מספר 1 - לחישוב עומס החום לחימום, במילים אחרות, לקביעת צריכת החום הכוללת הנחוצה לחימום הבניין לטמפרטורה פנימית נוחה. אנו מציעים ללמוד 3 שיטות חישוב - שונות במורכבות ודיוק התוצאות.
שיטות לקביעת העומס
ראשית, אנו מסבירים את משמעות המונח. עומס תרמי הוא הסכום הכולל של החום הנצרך על ידי מערכת החימום כדי לחמם את המקום לטמפרטורה הרגילה בתקופה הקרה ביותר. הערך מחושב ביחידות אנרגיה - קילוואט, קילוקלוריות (לעתים קרובות פחות - קילוג'ול) ומצוין בנוסחאות עם האות הלטינית Q.
בידיעת העומס על חימום בית פרטי בכלל והצורך של כל חדר בפרט, לא קשה לבחור דוד, תנורי חימום וסוללות של מערכת המים לחשמל. כיצד לחשב פרמטר זה:
- אם גובה התקרה אינו מגיע ל -3 מ ', נעשה חישוב מוגדל בהתאם לשטח החדרים המחוממים.
- עם גובה תקרה של 3 מ 'ומעלה, צריכת החום נחשבת לפי נפח המקום.
- קביעת אובדן החום באמצעות גידור חיצוני ועלויות חימום האוורור על פי SNiP.
פתק. בשנים האחרונות, מחשבונים מקוונים הממוקמים על דפי מקורות אינטרנט שונים צברו פופולריות רחבה. בעזרתם, קביעת כמות האנרגיה התרמית מהירה ואינה דורשת הוראות נוספות. מינוס - יש לבדוק את אמינות התוצאות, מכיוון שהתוכניות נכתבות על ידי אנשים שאינם מהנדסי חום.
שתי שיטות החישוב הראשונות מבוססות על יישום של מאפיינים תרמיים ספציפיים ביחס לשטח המחומם או לנפח הבניין. האלגוריתם הוא פשוט, הוא משמש בכל מקום, אך נותן תוצאות מאוד מקורבות ואינו לוקח בחשבון את מידת הבידוד של הקוטג '.
הרבה יותר קשה לחשב את צריכת האנרגיה התרמית על פי SNiP, כפי שעושים מהנדסי תכנון. יהיה עליכם לאסוף הרבה נתוני עיון ולעבוד על החישובים, אך המספרים הסופיים ישקפו את התמונה האמיתית ברמת דיוק של 95%. ננסה לפשט את המתודולוגיה ולהפוך את חישוב עומס החימום לנגיש ככל האפשר להבנה.
לדוגמא, פרויקט של בית בן קומה אחת של 100 מ"ר
כדי להסביר בבירור את כל השיטות לקביעת כמות האנרגיה התרמית, אנו מציעים כדוגמה בית בן קומה אחת בשטח כולל של 100 ריבועים (לפי המדידה החיצונית), המוצג בתרשים. אנו מפרטים את המאפיינים הטכניים של הבניין:
- אזור בנייה - רצועת אקלים ממוזגת (מינסק, מוסקבה);
- עובי הגידור החיצוני הוא 38 ס"מ, החומר הוא לבני סיליקט;
- בידוד קיר חיצוני - קלקר בעובי של 100 מ"מ, צפיפות - 25 ק"ג / מ"ק;
- רצפות - בטון על הקרקע, אין מרתף;
- חופפים - לוחות בטון מזוין מבודדים מצידו של עליית הגג הקרה בפוליסטירן 10 ס"מ;
- חלונות - מתכת-פלסטיק סטנדרטית על 2 כוסות, גודל - 1500 על 1570 מ"מ (ח);
- דלת הכניסה ממתכת בגודל 100X200 ס"מ, מבודדת בקצף קלקר שחול 20 מ"מ מבפנים.
בקוטג 'יש מחיצות פנים בחצי לבנה (12 ס"מ). חדר הדוודים ממוקם בבניין נפרד. שטח החדרים מצוין על גבי הרישום, גובה התקרות יילקח בהתאם לשיטת החישוב שהוסברה - 2.8 או 3 מ '.
אנו מחשבים את צריכת החום לפי ריבוע
לצורך אומדן משוער של עומס החימום משתמשים בדרך כלל בחישוב התרמי הפשוט ביותר: שטח הבניין נלקח על פי המדידה החיצונית וכפול 100 וואט. בהתאם, צריכת החום של קוטג 'בגודל 100 מ"ר תהיה 10,000 וואט או 10 קילוואט.התוצאה מאפשרת לך לבחור דוד עם מקדם בטיחות של 1.2-1.3, במקרה זה, כוח היחידה נלקח שווה ל 12.5 קילוואט.
אנו ממליצים לבצע חישובים מדויקים יותר תוך התחשבות במיקום החדרים, מספר החלונות ואזור הפיתוח. לכן, עם תקרות של עד 3 מ ', מומלץ להשתמש בנוסחה הבאה:
החישוב מתבצע עבור כל חדר בנפרד ואז התוצאות מסוכמות ומכפילות את המקדם האזורי. הסבר על סימון הנוסחה:
- Q הוא העומס הרצוי, W;
- ספום - ריבוע החדר, מ"ר;
- q הוא האינדיקטור של המאפיין התרמי הספציפי הקשור לאזור החדר, W / m²;
- k - מקדם תוך התחשבות באקלים באזור המגורים.
להשוואה. אם בית פרטי ממוקם באזור ממוזג, לוקחים את המקדם k להיות שווה לאחד. באזורים הדרומיים, k = 0.7; באזורים הצפוניים משתמשים בערכים של 1.5–2.
חישוב משוער של מחוון הרבע הכולל q = 100 W / m². גישה זו אינה מביאה בחשבון את מיקום החדרים ואת המספר השונה של פתחי האור. המסדרון בתוך הקוטג 'יאבד הרבה פחות חום מאשר חדר שינה פינתי עם חלונות באותו האזור. אנו מציעים לקחת את הערך של המאפיין התרמי הספציפי כדלקמן:
- לחדרים עם קיר וחלון חיצוניים (או דלת) חיצוניים אחד ש = 100 וואט / מ"ר;
- חדרים פינתיים עם פתיחה קלה אחת - 120 W / m²;
- אותו דבר עם שני חלונות - 130 W / m².
כיצד לבחור את ערך ה- q מוצג בבירור בתכנית הקומה. לדוגמא שלנו, החישוב נראה כך:
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 קילוואט.
כפי שניתן לראות, החישובים המעודנים נתנו תוצאה שונה - למעשה, לחימום בית מסוים, 100 מ"ר יוקדש על 1 קילוואט של אנרגיה תרמית יותר. הנתון לוקח בחשבון את צריכת החום לחימום האוויר החיצוני החודר לבית דרך פתחים וקירות (הסתננות).
חישוב עומס החום לפי נפח החדרים
כאשר המרחק בין הרצפות והתקרה מגיע ל -3 מ 'ומעלה, לא ניתן להשתמש באפשרות החישוב הקודמת - התוצאה תהיה שגויה. במקרים כאלה, עומס החימום נחשב לפי מדדים מצטברים של צריכת חום לכל 1 מ"ק מנפח החדר.
הנוסחה ואלגוריתם החישוב נשארים זהים, רק פרמטר השטח משתנה לנפח - V:
בהתאם, נלקח אינדיקטור נוסף לצריכה ספציפית q המתייחס לקיבולת הקובית של כל חדר:
- חדר בתוך הבניין או עם קיר חיצוני אחד וחלון - 35 W / m³;
- חדר פינתי עם חלון אחד - 40 W / m³;
- אותו דבר עם שני פתחים קלים - 45 W / m³.
פתק. מקדמים אזוריים מגדילים ומקטינים מיושמים בנוסחה ללא שינויים.
כעת, למשל, אנו קובעים את העומס על חימום הקוטג 'שלנו, לוקח את גובה התקרה שווה ל -3 מ':
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 קילוואט.
מורגש כי העוצמה התרמית הנדרשת של מערכת החימום עלתה ב- 200 וואט לעומת החישוב הקודם. אם ניקח את גובה החדרים 2.7-2.8 מ 'ונחשב את הוצאות האנרגיה דרך המטר מעוקב, המספרים יהיו זהים בערך. כלומר, השיטה די מיושמת לחישוב משולב של אובדן חום בחדרים בכל גובה.
אלגוריתם חישוב לפי SNiP
שיטה זו היא המדויקת מכל הקיימות. אם תשתמש בהוראות שלנו ותבצע נכון את החישוב, אתה יכול להיות בטוח ב 100% בתוצאה ולבחור ברוגע ציוד חימום. הנוהל נראה כך:
- מדדו את ריבוע הקירות, הרצפות והתקרות החיצוניים בנפרד בכל חדר. קבע את שטח החלונות והדלתות הקדמיות.
- חשב אובדן חום בכל גדרות החוץ.
- גלה את צריכת האנרגיה התרמית המשמשת לחימום האוורור (הסתננות) האוויר.
- סיכמו את התוצאות וקבלו אינדיקטור אמיתי לעומס החום.
נקודה חשובה. בקוטג 'בן שתי קומות, תקרות פנימיות אינן נלקחות בחשבון, מכיוון שאינן גובלות בסביבה.
תמצית חישוב אובדן החום היא פשוטה יחסית: עליכם לגלות כמה אנרגיה כל סוג של מבנה בניין מאבד, מכיוון שחלונות, קירות ורצפות עשויים מחומרים שונים. בעת קביעת ריבוע הקירות החיצוניים, גרע את שטח הפתחים המזוגגים - האחרונים מאפשרים שטף חום גדול יותר ולכן הם נחשבים בנפרד.
כשמדדים את רוחב החדרים, הוסיפו אליו מחצית עובי המחיצה הפנימית ותפסו את הפינה החיצונית, כפי שמוצג בתרשים. המטרה היא לקחת בחשבון את ריבוע הגדר החיצונית המלאה, לאבד חום על פני השטח כולו.
אנו קובעים את אובדן החום של קירות וגגות
הנוסחה לחישוב שטף החום העובר במבנה מאותו סוג (למשל קיר) היא כדלקמן:
פענח את הסימון:
- כמות אובדן החום דרך גדר אחת שהגדרנו את Qi, W;
- א - ריבוע הקיר באותו החדר, מ"ר;
- טלוויזיה - טמפרטורה נוחה בחדר, בדרך כלל +22 ° С;
- tн - הטמפרטורה המינימלית של אוויר רחוב שנמשך 5 ימי החורף הקרים ביותר (קח את הערך האמיתי לאזור שלך);
- R היא ההתנגדות של עובי הגדר החיצונית להעברת חום, מ"ר מעלות צלזיוס.
פרמטר אחד לא ברור נשאר ברשימה שלעיל - R. ערכו תלוי בחומר של מבנה הקיר ובעובי הגדר. לחישוב ההתנגדות להעברת החום, המשך באופן הבא:
- קבעו את עובי החלק התומך של הקיר החיצוני, ולחוד, את שכבת הבידוד. האות בנוסחאות - δ, נחשבת במטרים.
- גלה את מקדמי המוליכות התרמית של חומרים מבניים λ מלוחות ההתייחסות, ויחידת המידה היא W / (mºС).
- החלף את הערכים שנמצאו בפורמולה בזה אחר זה:
- הגדר R עבור כל שכבת קיר בנפרד, הוסף את התוצאות ואז השתמש בנוסחה הראשונה.
חזור על החישובים בנפרד עבור חלונות, קירות ותקרות באותו החדר ואז המשך לחדר הסמוך. הפסדי חום דרך רצפות נחשבים בנפרד, כמתואר להלן.
טיפ. מקדמי המוליכות התרמית הנכונה של חומרים שונים מצוינים בתיעוד הנורמטיבי. עבור רוסיה זהו קוד הכללים SP 50.13330.2012, עבור אוקראינה - DBN V.2.6–31 ~ 2006. תשומת הלב! בחישובים השתמש בערך λ שנקבע בעמודה "B" לתנאי פעולה.
דוגמא לחישוב לסלון הבית שלנו בקומה אחת (גובה תקרה 3 מ '):
- שטח הקירות החיצוניים יחד עם החלונות: (5.04 + 4.04) x 3 = 27.24 מ"ר. ריבוע החלונות הוא 1.5 על 1.57 x 2 = 4.71 מ"ר. שטח גידור נטו: 27.24 - 4.71 = 22.53 מ"ר.
- המוליכות התרמית λ לבנייה של לבני סיליקט היא 0.87 W / (m º C), קצף 25 kg / m³ - 0.044 W / (m º C). עובי הוא 0.38 ו -0.1 מ 'בהתאמה, אנו שוקלים את התנגדות העברת החום: R = 0.38 / 0.87 + 0.1 / 0.044 = 2.71 מ"ר מעלות צלזיוס.
- טמפרטורה חיצונית - מינוס 25 ° С, בתוך הסלון - בתוספת 22 ° С. ההבדל הוא 25 + 22 = 47 מעלות צלזיוס.
- אנו קובעים את אובדן החום דרך קירות הסלון: Q = 1 / 2.71 x 47 x 22.53 = 391 וואט.
באופן דומה נחשב זרימת חום דרך חלונות ורצפות. ההתנגדות התרמית של מבנים שקופים מציינת בדרך כלל על ידי היצרן, המאפיינים של רצפות בטון מזוין בעובי של 22 ס"מ נמצאים בספרות הנורמטיבית או בסימוכין:
- R של הרצפה המבודדת = 0.22 / 2.04 + 0.1 / 0.044 = 2.38 מ"ר מעלות צלזיוס, אובדן החום דרך הגג הוא 1 / 2.38 x 47 x 5.04 x 4.04 = 402 W.
- אובדן דרך פתחי החלונות: Q = 0.32 x 47 x71 = 70.8 W.
אובדן החום הכולל בסלון (למעט רצפות) יהיה 391 + 402 + 70.8 = 863.8 וואט. חישובים דומים מבוצעים עבור שאר החדרים, התוצאות מסוכמות.
שימו לב: המסדרון בתוך המבנה אינו בא במגע עם הקליפה החיצונית ומאבד חום רק דרך הגג והרצפות. אילו גדרות יש לקחת בחשבון במתודולוגיית החישוב, ראו הסרטון.
חלוקת הרצפה לאזורים
כדי לגלות את כמות החום שאבדה רצפות על הקרקע, הבניין מחולק לתוכנית אזורים ברוחב 2 מ ', כפי שמוצג בתרשים. הרצועה הראשונה מתחילה מהמשטח החיצוני של מבנה הבניין.
אלגוריתם החישוב הוא כדלקמן:
- מתאר את תוכנית הקוטג ', מחלק אותה לרצועות ברוחב של 2 מ'. המספר המרבי של האזורים הוא 4.
- חשב את שטח הרצפה הנופלת בנפרד בכל אזור, והזניח את המחיצות הפנימיות. שימו לב: המרובע בפינות נספר פעמיים (מוצל ברישום).
- בעזרת נוסחת החישוב (לנוחיותנו אנו נותנים אותה שוב), קבעו את אובדן החום בכל התחומים, סיכמו את הנתונים.
- ההתנגדות להעברת החום R לאזור I נראית כ- 2.1 מ"ר מעלות צלזיוס, II - 4.3, III - 8.6, שאר הרצפה - 14.2 מ"ר מעלות צלזיוס / W.
פתק. אם מדובר במרתף מחומם, הרצועה הראשונה ממוקמת בחלק התחתית של הקיר, החל מגובה הקרקע.
רצפות מבודדות עם צמר סלעים או קצף קלקר מחושבות באופן זהה, רק ההתנגדות התרמית של שכבת הבידוד, שנקבעת על ידי הנוסחה δ / λ, מתווספת לערכי R קבועים.
דוגמא לחישוב בסלון בית כפרי:
- ריבוע אזור I הוא (5.04 + 4.04) x 2 = 18.16 מ"ר, חלקה II - 3.04 x 2 = 6.08 מ"ר. האזורים הנותרים אינם נכנסים לסלון.
- צריכת האנרגיה לאזור הראשון תהיה 1 / 2.1 x 47 x 18.16 = 406.4 W, עבור השני - 1 / 4.3 x 47 x 6.08 = 66.5 W.
- כמות זרימת החום דרך רצפות הסלון היא 406.4 + 66.5 = 473 וואט.
כעת קל להפיל את אובדן החום הכולל בחדר המדובר: 863.8 + 473 = 1336.8 W, מעוגל - 1.34 קילוואט.
חימום אוויר אוורור
לרוב המוחלט של הבתים והדירות הפרטיות יש אוורור טבעי. אוויר רחוב חודר דרך מצרים של חלונות ודלתות, כמו גם פתחי אוויר אספקה. המסה הקרה הנכנסת מחוממת על ידי מערכת החימום, ומבלה אנרגיה נוספת. כיצד לגלות את סכום ההפסדים הללו:
- מכיוון שחישוב ההסתננות מסובך מדי, מסמכי הרגולציה מאפשרים הקצאת 3 מ"ק אוויר לשעה לכל מטר מרובע לדיור. סך אספקת האוויר האספקה L נחשב לפשוט: ריבוע החדרים מוכפל ב -3.
- L הוא הנפח ונדרשת המסה של זרימת האוויר. גלה על ידי הכפלת צפיפות הגז שנלקח מהטבלה.
- מסת האוויר m מוחלפת בנוסחה של קורס הפיזיקה בבית הספר, המאפשרת לקבוע את כמות האנרגיה המוזרמת.
אנו מחשבים את כמות החום הנדרשת על ידי דוגמא לסלון עם סבל רב בשטח של 15.75 מ"ר. נפח הזרימה L = 15.75 x 3 = 47.25 m³ / h, מסה - 47.25 x 1.422 = 67.2 ק"ג / שעה. בהנחה שיכולת החום של האוויר (המסומנת על ידי האות C) שווה ל- 0.28 W / (kg ºС), נמצא את צריכת האנרגיה: קוונט = 0.28 x 67.2 x 47 = 884 W. כפי שאתה יכול לראות, הנתון מרשים למדי, וזו הסיבה שיש לקחת בחשבון את מסות האוויר.
החישוב הסופי של אובדן החום של הבניין בתוספת צריכת החום לאוורור נקבע על ידי סיכום כל התוצאות שהתקבלו בעבר. בפרט העומס על חימום הסלון יביא לתמונה 0.88 + 1.34 = 2.22 קילוואט. באופן דומה, כל חדרי הקוטג 'מחושבים, בסוף עלויות האנרגיה מסתכמות בספרה אחת.
הסדר סופי
אם המוח שלך עדיין לא החל לרתוח בגלל שפע הנוסחאות 😊, בהחלט מעניין לראות את התוצאה ברחבי הבית בן הקומות החדשות. בדוגמאות הקודמות, עשינו את העבודה העיקרית, נשאר רק לעבור דרך חדרים אחרים ולברר את אובדן החום של כל הקליפה החיצונית של הבניין. נמצאו נתונים גולמיים:
- התנגדות תרמית של קירות - 2.71, חלונות - 0.32, רצפות - 2.38 מ"ר ° С / W;
- גובה התקרה - 3 מ ';
- R לדלת הכניסה המבודדת בקצף קלקר שחול הוא 0.65 מ"ר מעלות צלזיוס;
- טמפרטורה פנימית - 22, חיצונית - מינוס 25 ° С.
כדי לפשט את החישובים, אנו מציעים ליצור טבלה באקסל, ואז נכניס שם את תוצאות הביניים והסופי.
בתום החישובים ומילוי הטבלה, התקבלו הערכים הבאים של צריכת אנרגיה תרמית עבור המקום:
- סלון - 2.22 קילוואט;
- מטבח - 2.536 קילוואט;
- מסדרון - 745 W;
- מסדרון - 586 W;
- חדר אמבטיה - 676 W;
- חדר שינה - 2.22 קילוואט;
- ילדים - 2.536 קילוואט.
העומס הכולל על מערכת החימום של בית פרטי בגודל 100 מ"ר היה 11.518 W, מעוגל - 11.6 קילוואט.ראוי לציין כי התוצאה שונה משיטות חישוב מקורבות בכ -5% בלבד.
כיצד להשתמש בתוצאות החישובים
בידיעת דרישת החום של הבניין, בעל הבית יכול:
- בחר בבירור את העוצמה של ציוד כוח חום לחימום הקוטג ';
- חייג למספר הרצוי של קטעי הרדיאטורים;
- לקבוע את עובי הבידוד הנדרש ולבצע בידוד תרמי של הבניין;
- גלה את קצב הזרימה של נוזל הקירור בכל חלק של המערכת ובצע במידת הצורך חישוב הידראולי של צינורות;
- גלה את צריכת החום היומית והחודשית הממוצעת.
הפסקה האחרונה מעניינת במיוחד. מצאנו את ערך עומס החום תוך שעה, אך ניתן לחשב אותו מחדש לתקופה ארוכה יותר ולחשב את צריכת הדלק המשוערת - גז, עצי הסקה או כדוריות.