12 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции

Простой расчет теплопотерь зданий.

Ниже приведен довольно простой расчет теплопотерь зданий, который, тем не менее, поможет достаточно точно определить мощность, требуемую для отопления Вашего склада, торгового центра или другого аналогичного здания. Это даст возможность еще на стадии проектирования предварительно оценить стоимость отопительного оборудования и последующие затраты на отопление, и при необходимости скорректировать проект.

Куда уходит тепло? Тепло уходит через стены, пол, кровлю и окна. Кроме того тепло теряется при вентиляции помещений. Для вычисление теплопотерь через ограждающие конструкции используют формулу:

Q – теплопотери, Вт

S – площадь конструкции, м2

T – разница температур между внутренним и наружным воздухом, °C

R – значение теплового сопротивления конструкции, м2•°C/Вт

Схема расчета такая – рассчитываем теплопотери отдельных элементов, суммируем и добавляем потери тепла при вентиляции. Все.

Предположим мы хотим рассчитать потери тепла для объекта, изображенного на рисунке. Высота здания 5…6 м, ширина – 20 м, длинна – 40м, и тридцать окон размеров 1,5 х 1,4 метра. Температура в помещении 20 °С, внешняя температура -20 °С.

Считаем площади ограждающих конструкций:

пол: 20 м * 40 м = 800 м2

кровля: 20,2 м * 40 м = 808 м2

окна: 1,5 м * 1,4 м * 30 шт = 63 м2

стены: (20 м + 40 м + 20 м + 40м) * 5 м = 600 м2 + 20 м2 (учет скатной кровли) = 620 м2 – 63 м2 (окна) = 557 м2

Теперь посмотрим тепловое сопротивление используемых материалов.

Значение теплового сопротивления можно взять из таблицы тепловых сопротивлений или вычислить исходя из значения коэффициента теплопроводности по формуле:

R – тепловое сопротивление, (м2*К)/Вт

? – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м2*К)

d – толщина материала, м

Значение коэффициентов теплопроводности для разных материалов можно посмотреть здесь.

пол: бетонная стяжка 10 см и минеральная вата плотностью 150 кг/м3. толщиной 10 см.

R (бетон) = 0.1 / 1,75 = 0,057 (м2*К)/Вт

R (минвата) = 0.1 / 0,037 = 2,7 (м2*К)/Вт

R (пола) = R (бетон) + R (минвата) = 0,057 + 2,7 = 2,76 (м2*К)/Вт

кровля: кровельные сэндвич панели из минеральной ваты толщиной 15 см

R (кровля) = 0.15 / 0,037 = 4,05 (м2*К)/Вт

окна: значение теплового сопротивления окон зависит от вида используемого стеклопакета
R (окна) = 0,40 (м2*К)/Вт для однокамерного стекловакета 4–16–4 при ?T = 40 °С

стены: стеновые сэндвич панели из минеральной ваты толщиной 15 см
R (стены) = 0.15 / 0,037 = 4,05 (м2*К)/Вт

Посчитаем тепловые потери:

Q (пол) = 800 м2 * 20 °С / 2,76 (м2*К)/Вт = 5797 Вт = 5,8 кВт

Q (кровля) = 808 м2 * 40 °С / 4,05 (м2*К)/Вт = 7980 Вт = 8,0 кВт

Q (окна) = 63 м2 * 40 °С / 0,40 (м2*К)/Вт = 6300 Вт = 6,3 кВт

Q (стены) = 557 м2 * 40 °С / 4,05 (м2*К)/Вт = 5500 Вт = 5,5 кВт

Получаем, что суммарные теплопотери через ограждающие конструкции составят:

Q (общая) = 5,8 + 8,0 + 6,3 + 5,5 = 25,6 кВт / ч

Теперь о потерях на вентиляцию.

Для нагрева 1 м3 воздуха с температуры – 20 °С до + 20 °С потребуется 15,5 Вт.

Q(1 м3 воздуха) = 1,4 * 1,0 * 40 / 3,6 = 15,5 Вт, здесь 1,4 – плотность воздуха (кг/м3), 1,0 – удельная теплоёмкость воздуха (кДж/(кг К)), 3,6 – коэффициент перевода в ватты.

Осталось определиться с количеством необходимого воздуха. Считается, что при нормальном дыхании человеку нужно 7 м3 воздуха в час. Если Вы используете здание как склад и на нем работают 40 человек, то вам нужно нагревать 7 м3 * 40 чел = 280 м3 воздуха в час, на это потребуется 280 м3 * 15,5 Вт = 4340 Вт = 4,3 кВт. А если у Вас будет супермаркет и в среднем на территории находится 400 человек, то нагрев воздуха потребует 43 кВт.

Итоговый результат:

Для отопления предложенного здания необходима система отопления порядка 30 кВт/ч, и система вентиляции производительностью 3000 м3 /ч с нагревателем мощность 45 кВт/ч.

Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции

Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции

Чтобы сделать расчет теплопотерь дома нужно знать темрические сопротивления таких элементов как: Стена, окно, крыша, фундамент и так далее. Чтобы найти термическое сопротивление необходимо знать теплопроводность материалов. Учесть вентиляцию и инфильтрацию. Далее мы это разберем по кусочкам.

Рассмотрим строение куба 5х5 метра. Грани, которого сделаны из бетона толщиной 200 мм.

Соберем из 6 граней (стен) куб. Смотри изображение.

Внутри куба температура 25 градусов. С наружи -30° С градусов. С земли 6° С.

Кстати не многие знают и понимают, что с земли идет температура 6-7 градусов. На глубине 2 метров эта температура стабильно держится. Я имею ввиду Россию, даже зимой на глубине 2 метра держится температура выше нуля круглогодично. Находящийся сверху снег увеличивает сохранение тепла под землей. И если у Вас под полом первого этажа ничего нет, значит, температура там будет стремиться к 6-8 градусам. При условии утепленного фундамента и отсутствии внешней вентиляции.

Задача, пример расчета

Найти теплопотери конструкции имеющие размеры 5х5х5 метров. Стены, которого сделаны из бетона толщиной 200 мм.

Сначала рассчитаем одну стену (грань 5х5 м.) S=25 м 2

R – термическое (температурное) сопротивление теплопередаче. (м 2 •°С)/Вт

Rмат – термическое сопротивление материала (стена/грань)

Rвн – термическое сопротивление воздуха находящегося возле стенки внутри помещения

Rнар – термическое сопротивление воздуха находящегося возле стенки на улице.

авн – Коэффициент теплоотдачи стенки в помещении

анар – Коэффициент теплоотдачи стенки с улицы

Коэффициет теплоотдачи авн и анар найдены опытным путем и принимаются за константу и при расчетах всегда: авн = 8,7 Вт/м 2 ; анар =23 Вт/м 2 . Бывают исключения.

Коэффициент теплоотдачи согласно СНиП

То есть, если это боковые стены и крыша, то коэффициент теплоотдачи принимается равным 23 Вт/м 2 Если это внутри помещения к наружной стене или крыше то принимается 8,7 Вт/м 2 .

В любом случае, если стены утеплены, то влияние теплоотдачи резко становится не значительным. То есть сопротивление воздуха возле стенки примерно составляет 5% от сопротивления самой стены. Даже если Вы ошибетесь в выборе коэффициента теплоотдачи, то результат общих теплопотерь измениться не более чем на 5%.

Все величины известны кроме термического сопротивления материала (Rмат) — стены

Находим термическое сопротивление материала

Известно, что материал стены – бетон, термическое сопротивление находится по формуле

Теплопроводность материалов таблица

Теплопроводность бетона будет 1,2 Вт/(м•°С)

Ответ: Теплопотери одной стены составляют 4243,8 Вт

Посчитаем теплопотери снизу

Ответ: Теплопотери вниз составляют 1466 Вт

В большинстве случаев конструкция снизу выглядит следующим образом

Такая конструкция утепления фундамента позволяет достигнуть эффекта, когда температура под полом у земли достигает 6-8 °С. Это в случаях, когда подпольное помещение не проветривается. Если У Вас имеется вентиляция подпольного помещения, то естественно температура будет снижаться на уровень вентилируемого воздуха. Проветривают подпольное помещение, если требуется исключить попадания вредных газов на первые этажи. Теплые водяные полы на первом этаже в конструкции имеют параизолирующий слой, который препятствует инфильтрации вредных газов и различных паров. Естественно плита перекрытия утепляется до требуемого значения. Утепляют обычно материалом имеющим толщину не менее 50-100 мм, ваты или пенополистирола.

Возвращаемся к задаче

У нас имеется 6 стен, одна из которых смотрит вниз. Поэтому 5 граней соприкасаются с воздухом -30 °С, а грань смотрящая вниз соприкасается с землей, то есть 6 градусов.

Общая сумма тепловых потерь куба составит:

W•5 граней+Wвниз= 4243,8 Вт•5+1466 Вт=22685 Вт

Предлагаю для расчета использовать простой практический пример:

Для жилого дома вентиляцию рассчитывать на каждый квадратный метр площади 1 куб.метр воздуха в час.

Представим что наш куб это двухэтажное здание 5х5метров. Тогда его площадь составит 50 м2. Соответственно его расход воздуха(вентиляция) будет равен 50 м3/час.

Формула расчета тепловых потерь через вентиляцию

Для быстрого расчета вентиляции воспользуемся программой:

Ответ: Теплопотери на вентиляцию составляют 921 Вт.

Требовния СНиП для вентиляции

В итоге для расчета теплопотерь дома нужно найти теплопотери теряемые через ограждения(стены) и вентиляцию. Конечно, в теплотехнике встречается более глубокие расчеты. Например, расчет с применением инфильтрация и сторон света (юг, север, запад и восток).

Инфильтрация – это не организованное поступление воздуха в помещение через неплотности в ограждениях зданий под действием теплового и ветрового давления, а также, возможно, вследствие работы механической вентиляции. Также инфильтрацию называют воздухопроницаемостью.

Расчет инфильтрации – это расчет воздухопроницаемости ограждений за счет давления на стену. Давление на стену создается разностью масс воздуха. Поэтому чтобы Вас не грузить формулами расчета воздухопроницаемости, советую воспользоваться программным обеспечением, с помощью этой программы можно делать расчет инфильтрации воздуха.

Читать еще:  Последовательность утепления деревянного дома

Также в теплотехнике при расчете теплопотерь дома встречается понимание того, что в зависимости от положения стен (юг, север, запад и восток) меняются теплопотери. И разница между стеной смотрящий на юг и стеной смотрящей на север: Всего 10%.

То есть к существующим потерям через ограждающую конструкцию (стену) добавляется 10% на северную стену.

Таблица. Добавочный коэффициент на сторону света

На практике часто опытные инженеры не занимаются вычислением сторон света, в силу того что иногда нет информации куда смотрит стена. Поэтому можно грубо добавить 5% мощности к общим теплопоетрям.

Но мы посчитаем, как положено:

Теплопотери через ограждающие конструкции составляет: 23746 Вт.

Вместе с вентиляцией: 23746+921=24667 Вт.

Если мы с наружи куба добавим утеплитель: Пенополистирол толщиной 100 мм. То получим следующее.

Ответ: 432,24 Вт. Без утеплителя через бетонную стену уходит 4243,8 Вт тепла. Разница в 10 раз.

Теплопотери через окна

Для расчета теплопотерь окон используется такая же формула, но для определения теплопотерь используется только значение термического сопротивления определенного образца.

Например, имеется одно окно 1,4 х 1,4 м. площадью 2 кв.метра.

Ответ: 167,17 Вт тепла будет уходить через окно.

Существуют в домах не отапливаемые помещения, как в них посчитать теплопотери?

Обсуждаем данную тему здесь: Форум отопление

Определение теплопотерь через ограждения помещений

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ПОМЕЩЕНИЯ

Тепловая мощность системы отопления определяется суммой тепловых потерь через наружные ограждения всех отапливаемых помещений здания. При расчете теплопотерь через наружные ограждения пользуются значениями сопротивлений теплопередаче ограждающих конструкций, определенных ранее.

Суммарные потери теплоты помещений Q, учитываемые при проектировании систем отопления, условно подразделяются на основные и добавочные:

Теплотеряющими ограждениями считаются такие, которые граничат:

· с наружным воздухом (стены, окна, входные и балконные окна, бесчердачные покрытия);

· с неотапливаемыми помещениями (чердачные перекрытия, а также перекрытия над подвалом и подпольями);

· с помещениями, имеющими температуру внутреннего воздуха на 3°С и ниже, чем в рассчитываемом помещении.

Линейные размеры ограждающих конструкций следует определять с точностью до 0,1 м следующим образом:

а) окна и двери — по наименьшим строительным размерам проема в свету;

б) потолки и полы — между осями внутренних стен от внутренней поверхности

наружных стен до осей внутренних стен;

в) высота стен первого этажа — от уровня нижней поверхности конструкции перекрытия (при неотапливаемом подвале и холодном подполье)-, от отметки чистого пола (при отапливаемом подвале и устройстве пола непосредственно на грунте)-, от отметки уровня подготовки или основания (при устройстве полов на лагах) — до уровня чистого пола вышележащего этажа; высота соответствующих стен для одноэтажного здания — от указанных выше отметок до отметки смазки чердачного перекрытия или до отметки верхнего слоя гидроизоляции наружного перекрытия;

г) длину наружных стен — неугловых помещений: между осями внутренних стен, угловых помещений: от внешней поверхности наружной стены до оси внутренней.

Площади наружных ограждающих конструкций необходимо определить с точностью до 0,1 м 2 . При вычислении площади наружных стен, необходимо учитывать наличие в них наружных входных дверей — из общей площади стены следует вычесть площадь входных дверей нс. – Авх.дв.). Однако из площади стен не вычитать площади окон и балконных дверей. Удобнее в расчетах уменьшить величину коэффициента теплопередачи стены (kо -kнс). При этом итоговый результат (сумма потерь тепла наружными стенами и окнами с балконными дверьми) не изменится [4].

Основные и добавочные потери теплоты следует определять через отдельные ограждающие конструкции Q, Вт, с округлением до 10 Вт для помещений по формуле [10, прил. 9]:

где А — расчетная площадь ограждающей конструкции, м 2 ;

tint — расчетная температура воздуха, °С, в помещении, с учетом повышения ее в зави симости от высоты помещения более 4 м;

t ext — расчетная температура наружного воздуха для холодного периода года при расчете потерь теплоты через наружные ограждения или температура воздуха более холодного помещения — при расчете потерь теплоты через внутренние ограждения;

β — добавочные потери теплоты через ограждающие конструкции;

Rо.пр. – общее термическое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, (м 2 ×°С)/Вт.

Сопротивление теплопередаче конструкции следует определять по формуле (23) (кроме полов на грунте).

Для расчета сопротивления теплопередаче конструкций, расположенных на грунте, применяют упрощенную методику. Поверхность пола и стен (при этом пол рассмат­ривается как продолжение стены) по грунту делится на полосы шириной 2_м, парал­лельные стыку наружной стены и поверхности земли. Отсчет зон начинается по стене от уровня земли, а если стен по грунту нет, то зоной I является полоса пола, ближай­шая к наружной стене. Следующие две полосы будут иметь номера II и III, а остальная часть пола составит зону IV. Причем одна зона может начинаться на стене, а про­должаться на полу (рис. 1).

Методика расчета теплопотерь для помещений

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 25.10.2017 2017-10-25

Статья просмотрена: 3621 раз

Библиографическое описание:

Заварзин Б. Б., Рюмин Р. В., Чукарев А. Г. Методика расчета теплопотерь для помещений // Молодой ученый. — 2017. — №43. — С. 40-43. — URL https://moluch.ru/archive/177/46071/ (дата обращения: 12.11.2019).

При расчете систем отопления для любых помещений основной целью является определение теплопотерь. Теплопотери — это тепло, бесцельно уходящее за пределы здания. Суммарные теплопотери складываются из основных и добавочных. Основные тепловые потери определяют путем суммирования утечек теплоты через ограждающие конструкции помещения. Добавочные же зависят от ориентации ограждающих конструкций по сторонам света, а также от расположения цеха на открытой местности, скорости ветра в данном географическом районе.

Теплопотери на стены

Расчет теплопотерь помещения через ограждающие конструкции производится по формуле:

(1)

Q — дополнительные и основное теплопотери, Вт

А — расчетная площадь ограждающих конструкций,

К — коэффициент теплопередачи отдельного ограждения,

— температура помещения, °С

— температура наружного воздуха для холодного периода года, °С

В — добавочные потери теплоты в долях от основных потерь, Вт

n — коэффициент учета положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху

Коэффициент К определяется по форуме:

(2)

— коэффициент теплоотдачи со стороны наружного пространства,

— коэффициент теплоотдачи со стороны внутреннего помещения,

— толщина ограждающей конструкции, м

— теплопроводность ограждающей конструкции

Определение коэффициентов  происходит по формуле:

(3)

Nu — число Нуссельта

— теплопроводность воздуха

l — длина характерного участка, м

Число Нуссельта находится по следующей формуле:

(4)

Re — критерий Рейнольдса

Pr — число Прандтля

Критерий Re задается формулой:

(5)

W — скорость среды,

l — длина участка, м

Коэффициент теплоотдачи для внутренней поверхности принимаем из СП 50.13330.2012.

Теплопотери со стороны грунта

Необходимо найти коэффициент теплоотдачи со стороны грунта

(6)

— теплопроводность материала

— толщина фундамента, м

— глубина заложения фундамента, м

Теплопотери воконные заполнения

Нахождение теплопотерь в оконные заполнения находятся по формуле 1. Для расчетов необходимо знать следующие параметры: количество камер и переплетов, наличие покрытия и заполнение газом. Приведенное сопротивление теплопередаче для выбранных окон представлено в СП 23–101–2004.

Теплопотери на двери

При расчете заполнения дверных проемов необходимо учитывать добавку на врывание холодного воздуха через наружные двери, не оборудованные воздушными или воздушно-тепловыми завесами, при открывании их на короткие периоды времени. Эта добавка относится к теплопотерям дверей и учитывает потребность в расходе тепла на подогрев врывающегося через открытые двери наружного воздуха.

Перечисленные добавки не учитываются, если двери являются летними или запасными, т. е. не открываются постоянно.

В промышленных зданиях врывание холодного воздуха через ворота при открывании их в общей сложности не более чем на 15 мин в смену учитывается тем, что теплопотери через ворота утраиваются. При большом времени открытия ворот врывание холодного воздуха должно локализоваться путем устройства специальных воздушных завес или тамбуров.

Инфильтрация воздуха через ограждающие конструкции

Инфильтрация — это перемещение воздуха через ограждающие конструкции из окружающей среды в помещения за счет ветрового и теплового напоров, формируемых разностью температур и перепадом давления воздуха снаружи и внутри помещений.

Она происходит через небольшие щели в дверных и оконных рамах. Воздух поступает в помещение также из неотапливаемых частей здания — чердаков, подвалов и так далее. Он проникает через отверстия в стенах, полах и потолках, таких как трещины в местах сопряжения двух стен или стены и потолка.

Читать еще:  Вихревой теплогенератор новый источник тепла в доме

Для определения количества фильтрующегося воздуха через окна и стены необходимо найти разность давлений воздуха на наружной и внутренней стороне ограждающей конструкции:

H — высота здания, м

— высота расчетной конструкции от уровня земли, м

— плотность воздуха на наружной поверхности, которая определяется по формуле:

— Плотность воздуха на внутренней поверхности, определяемая по формуле:

g — ускорение свободного падения,

— скорость ветра в январе,

— аэродинамические коэффициенты, 0.8 и -0.6 соответственно

k — коэффициент учета изменений давлений ветра, 0.58

— условно-постоянное давление воздуха, которое находится по формуле:

Расход инфильтрующегося воздуха через ограждения находится по формуле:

— сопротивление воздухопроницанию, которое находится из формулы:

— разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций

— 10 Па — разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях светопрозрачных ограждающих конструкций, при которой экспериментально определяется сопротивление воздухопроницанию конструкций выбранного типа

— поперечная воздухопроницаемость

  1. Михайлов Федор Семенович ОТОПЛЕНИЕ И ОСНОВЫ ВЕНТИЛЯЦИИ — М.: Стройиздат, 1972
  2. СНиП 3.05.04–85 Наружние сети и канализация.
  3. СНиП 23–02–2003 Тепловая защита зданий.
  4. СНиП 41–01–2003 Отопление, вентиляция и кондиционирование
  5. СП 23–101–2004 Проектирование тепловой защиты зданий.

Похожие статьи

Определение теплопотерь через теплоизоляцию трубопроводов.

н — коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности покровного слоя

где w, м/с — скорость воздуха (ветра), которая при отсутствии данных принимается 10 м/с.

Мероприятия по снижению теплопотерь через ограждения и по экономии энергии на эксплуатацию зданий.

Расчет теплообмена и радиационной составляющей.

Так как циркуляция воздуха обусловлена разностью плотностей нагретых и холодных слоев и определяется произведением , то.

(2). Плотность теплового потока в прослойке, вычисляли по формуле. ,(3). где — толщина воздушной прослойки, м; -температурный перепад в.

Выбор оптимального перепада температур в тепловых сетях.

Тепловая нагрузка абонентов меняется в зависимости от множества факторов. Отопление и вентиляция относятся к сезонным нагрузкам и зависят, в основном, от температуры наружного воздуха, а также от направления и скорости ветра, солнечного излучения.

Нормализация температурно-влажностного режима холодных.

‒ температуру наружного воздуха

‒ в холодных чердачных помещениях по расчету, исключающий конденсацию влаги на ограждающих конструкциях (разница температуры наружного воздуха и воздуха чердачного помещения составляет 2–4 ºС)

Передача тепла через стенки бытовой печи | Статья в журнале.

3.3 Суммарный коэффициент теплоотдачи плоской наружной поверхности (. На рисунке 2 приведен график изменения

– температура наружного воздуха ( ºС); Рис. 4. Теплоотдача плоской поверхности. 4. Теплопередача от продуктов сгорания квнутренней стенке печи.

Оценка влияния изменения естественного воздухообмена на.

Однако расчёт вентиляционной части тепловой нагрузки основывается на нормативной кратности воздухообмена и не учитывает влияние изменения температуры наружного воздуха и скорости ветра в течение отопительного периода.

Анализ эффективности естественного воздухообмена.

Побудителем естественного воздухообмена служит наличие теплового и ветрового напоров. Тепловой напор создается при разности плотностей наружного и внутреннего воздуха [7]. Температура воздуха является скалярной величиной.

Исследование эффективности использования энергии системами.

на улицу, а в теплый период с улицы, постоянно перетекает определенное количество тепла, величина которого зависит от толщины и материала стенок, типа ограждения, от разности температур между воздухом помещения и наружным воздухом, от скорости наружного.

Влияние возмущающих и регулирующих воздействий на.

Внешними возмущающими воздействиями являются изменения наружной температуры, скорости ветра, солнечной радиации.

Расчётная температура для проектирования отопления в Новосибирске tно=-37 С, расчётная температура внутреннего воздуха tвр = 20 С, в.

Формулы расчета теплопотерь дома

Первый шаг в организации отопления частного дома — расчет теплопотерь. Цель этого расчета — выяснить, сколько тепла уходит наружу сквозь стены, полы, кровлю и окна (общее название — ограждающие конструкции) при самых суровых морозах в данной местности. Зная, как рассчитать теплопотери по правилам, можно получить довольно точный результат и приступить к подбору источника тепла по мощности.

Базовые формулы

Чтобы получить более-менее точный результат, необходимо выполнять вычисления по всем правилам, упрощенная методика (100 Вт теплоты на 1 м² площади) здесь не подойдет. Общие потери теплоты зданием в холодное время года складываются из 2 частей:

  • теплопотерь через ограждающие конструкции;
  • потерь энергии, идущей на нагрев вентиляционного воздуха.

Базовая формула для подсчета расхода тепловой энергии через наружные ограждения выглядит следующим образом:

Q = 1/R х (tв — tн) х S х (1+ ∑β). Здесь:

  • Q — количество тепла, теряемого конструкцией одного типа, Вт;
  • R — термическое сопротивление материала конструкции, м²°С / Вт;
  • S — площадь наружного ограждения, м²;
  • tв — температура внутреннего воздуха, °С;
  • tн — наиболее низкая температура окружающей среды, °С;
  • β — добавочные теплопотери, зависящие от ориентации здания.

Термическое сопротивление стен либо кровли здания определяется исходя из свойств материала, из которого они сделаны, и толщины конструкции. Для этого используется формула R = δ / λ, где:

Если стена возведена из 2 материалов (например, кирпич с утеплителем из минваты), то термическое сопротивление рассчитывается для каждого из них, а результаты суммируются. Уличная температура выбирается как по нормативным документам, так и по личным наблюдениям, внутренняя — по необходимости. Добавочные теплопотери — это коэффициенты, определенные нормами:

  1. Когда стена либо часть кровли повернута на север, северо-восток или северо-запад, то β = 0,1.
  2. Если конструкция обращена на юго-восток или запад, β = 0,05.
  3. β = 0, когда наружное ограждение выходит на южную или юго-западную сторону.

Порядок выполнения вычислений

Чтобы учесть все тепло, уходящее из дома, необходимо сделать расчет теплопотерь помещения, причем каждого по отдельности. Для этого производятся замеры всех ограждений, соседствующих с окружающей средой: стен, окон, крыши, пола и дверей.

Важный момент: обмеры следует выполнять по внешней стороне, захватывая углы строения, иначе расчет теплопотерь дома даст заниженный расход тепла.

Окна и двери измеряются по проему, который они заполняют.

По результатам замеров рассчитывается площадь каждой конструкции и подставляется в первую формулу (S, м²). Туда же вставляется значение R, полученное делением толщины ограждения на коэффициент теплопроводности строительного материала. В случае с новыми окнами из металлопластика величину R вам подскажет представитель фирмы-установщика.

В качестве примера стоит провести расчет теплопотерь через ограждающие стены из кирпича толщиной 25 см, площадью 5 м² при температуре окружающей среды -25°С. Предполагается, что внутри температура составит +20°С, а плоскость конструкции обращена к северу (β = 0,1). Сначала нужно взять из справочной литературы коэффициент теплопроводности кирпича (λ), он равен 0,44 Вт/(м°С). Затем по второй формуле вычисляется сопротивление передаче тепла кирпичной стены 0,25 м:

R = 0,25 / 0.44 = 0,57 м²°С / Вт

Чтобы определить теплопотери помещения с этой стенкой, все исходные данные надо подставить в первую формулу:

Q = 1 / 0,57 х (20 — (-25)) х 5 х (1 + 0,1) = 434 Вт = 4.3 кВт

Если в комнате имеется окно, то после вычисления его площади следует таким же образом определить теплопотери сквозь светопрозрачный проем. Такие же действия повторяются относительно полов, кровли и входной двери. В конце все результаты суммируются, после чего можно переходить к следующему помещению.

Учет тепла на подогрев воздуха

Выполняя расчет теплопотерь здания, важно учесть количество тепловой энергии, расходуемой системой отопления на подогрев вентиляционного воздуха. Доля этой энергии достигает 30% от общих потерь, поэтому игнорировать ее недопустимо. Рассчитать вентиляционные теплопотери дома можно через теплоемкость воздуха с помощью популярной формулы из курса физики:

Здесь все величины известны, кроме массового расхода воздуха при вентиляции помещений. Чтобы не усложнять себе задачу, стоит согласиться с условием, что воздушная среда обновляется во всем доме 1 раз в час. Тогда объемный расход воздуха нетрудно посчитать путем сложения объемов всех помещений, а затем нужно перевести его в массовый через плотность. Поскольку плотность воздушной смеси меняется в зависимости от его температуры, нужно взять подходящее значение из таблицы:

Расчет теплопотерь дома через ограждающие конструкции и инженерные коммуникации

Проектирование системы отопления «на глазок» с большой вероятностью может привести либо к неоправданному завышению расходов на ее эксплуатацию, либо к недогреву жилища.

Чтобы не случилось ни того ни другого, необходимо в первую очередь грамотно выполнить расчет теплопотерь дома.

И только на основании полученных результатов подбирается мощность котла и радиаторов. Наш разговор пойдет о том, каким способом производятся эти вычисления и что при этом нужно учитывать.

Разновидности теплопотерь

Авторы многих статей сводят расчет теплопотерь к одному простому действию: предлагается умножить площадь отапливаемого помещения на 100 Вт. Единственное условие, которое при этом выдвигается, относится к высоте потолка — она должна составлять 2,5 м (при других значениях предлагается вводить поправочный коэффициент).

Читать еще:  Несколько правил как демонтировать бытовой кондиционер

На самом деле такой расчет является настолько приблизительным, что полученные с его помощью цифры можно смело приравнивать к «взятым с потолка». Ведь на удельную величину теплопотерь влияет целый ряд факторов: материал ограждающих конструкций, наружная температура, площадь и тип остекления, кратность воздухообмена и пр.

Более того, даже для домов с различной отапливаемой площадью при прочих равных условиях ее значение будет разным: в маленьком доме — больше, в большом — меньше. Так проявляется закон квадрата-куба.

Поэтому владельцу дома крайне важно освоить более точную методику определения теплопотерь. Такой навык позволит не только подобрать отопительное оборудование с оптимальной мощностью, но и оценить, к примеру, экономический эффект от утепления. В частности, можно будет понять, превзойдет ли срок службы теплоизолятора период его окупаемости.

Первое, что необходимо сделать исполнителю — разложить общие теплопотери на три составляющие:

  • потери через ограждающие конструкции;
  • обусловленные работой вентиляционной системы;
  • связанные со сбросом нагретой воды в канализацию.

Рассмотрим каждую из разновидностей подробно.

Базальтовый утеплитель – популярный теплоизолятор, но ходят слухи о его вреде для здоровья человека. Базальтовый утеплитель – вредность и экологическая безопасность.

Как правильно утеплить стены квартиры изнутри без вреда для конструкции здания, читайте тут.

Холодная кровля мешает создать уютную мансарду. В статье вы узнаете, как утеплить потолок под холодной крышей и какие материалы самые эффективные.

Расчет теплопотерь

Вот как следует производить вычисления:

Теплопотери через ограждающие конструкции

Для каждого материала, входящего в состав ограждающих конструкций, в справочнике или предоставленном производителем паспорте находим значение коэффициента теплопроводности Кт (единица измерения — Вт/м*градус).

Для каждого слоя ограждающих конструкций определяем термическое сопротивление по формуле: R = S/Кт, где S – толщина данного слоя, м.

Для многослойных конструкций сопротивления всех слоев нужно сложить.

Определяем теплопотери для каждой конструкции по формуле Q = (A / R) *dT,

  • А — площадь ограждающей конструкции, кв. м;
  • dT — разность наружной и внутренней температур.
  • dT следует определять для самой холодной пятидневки.

Теплопотери через вентиляцию

Для этой части расчета необходимо знать кратность воздухообмена.

В жилых зданиях, возведенных по отечественным стандартам (стены являются паропроницаемыми), она равна единице, то есть за час должен обновиться весь объем воздуха в помещении.

В домах, построенных по европейской технологии (стандарт DIN), при которой стены изнутри застилаются пароизоляцией, кратность воздухообмена приходится увеличивать до 2-х. То есть за час воздух в помещении должен обновиться дважды.

Теплопотери через вентиляцию определим по формуле:

Qв = (V*Кв / 3600) * р * с * dT,

  • V — объем помещения, куб. м;
  • Кв — кратность воздухообмена;
  • Р — плотность воздуха, принимается равной 1,2047 кг/куб. м;
  • С — удельная теплоемкость воздуха, принимается равной 1005 Дж/кг*С.

Приведенный расчет позволяет определить мощность, которую должен иметь теплогенератор системы отопления. Если она оказалась слишком высокой, можно сделать следующее:

  • понизить требования к уровню комфорта, то есть установить желаемую температуру в наиболее холодный период на минимальной отметке, допустим, в 18 градусов;
  • на период сильных холодов понизить кратность воздухообмена: минимально допустимая производительность приточной вентиляции составляет 7 куб. м/ч на каждого обитателя дома;
  • предусмотреть организацию приточно-вытяжной вентиляции с рекуператором.

Заметим, что рекуператор полезен не только зимой, но и летом: в жару он позволяет сэкономить произведенный кондиционером холод, хотя и работает в это время не столь эффективно, как в мороз.

Правильнее всего при проектировании дома выполнить зонирование, то есть назначить для каждого помещения свою температуру исходя из требуемого комфорта. К примеру, в детской или комнате пожилого человека следует обеспечить температуру порядка 25-ти градусов, тогда как для гостиной будет достаточно и 22-х. На лестничной площадке или в помещении, где жильцы появляются редко либо имеются источники тепловыделения, расчетную температуру можно вообще ограничить 18-ю градусами.

Очевидно, что цифры, полученные в данном расчете, актуальны только для очень короткого периода — самой холодной пятидневки. Чтобы определить общий объем энергозатрат за холодный сезон, параметр dT нужно вычислять с учетом не самой низкой, а средней температуры. Затем нужно выполнить следующее действие:

W = ((Q + Qв) * 24 * N)/1000,

  • W — количество энергии, требующейся для восполнения теплопотерь через ограждающие конструкции и вентиляцию, кВт*ч;
  • N — количество дней в отопительном сезоне.

Теплопотери через канализацию

Для приема гигиенических процедур и мытья посуды жильцы дома греют воду и произведенное тепло уходит в канализационную трубу.

Но в данной части расчета следует учитывать не только прямой нагрев воды, но и косвенный — отбор тепла осуществляет вода в бачке и сифоне унитаза, которая также сбрасывается в канализацию.

Исходя из этого, средняя температура нагрева воды принимается равной всего 30-ти градусам. Теплопотери через канализацию рассчитываем по следующей формуле:

Qк = (Vв * T * р * с * dT) / 3 600 000,

  • Vв — месячный объем потребления воды без разделения на горячую и холодную, куб. м/мес.;
  • Р — плотность воды, принимаем р = 1000 кг/куб. м;
  • С — теплоемкость воды, принимаем с = 4183 Дж/кг*С;
  • dT — разность температур. Учитывая, что вода на входе зимой имеет температуру около +7 градусов, а среднюю температуру нагретой воды мы условились считать равной 30-ти градусам, следует принимать dT = 23 градуса.
  • 3 600 000 — количество джоулей (Дж) в 1-м кВт*ч.

Пример расчета теплопотерь дома

Рассчитаем теплопотери 2-этажного дома высотой 7 м, имеющего размеры в плане 10х10 м.

Стены имеют толщину 500 мм и выстроены из теплой керамики (Кт = 0,16 Вт/м*С), снаружи утеплены минеральной ватой толщиной 50 мм (Кт = 0,04 Вт/м*С).

В доме имеется 16 окон площадью по 2,5 кв. м.

Наружная температура в самую холодную пятидневку составляет -25 градусов.

Средняя наружная температура за отопительный период — (-5) градусов.

Внутри дома требуется обеспечить температуру +23 градуса.

Потребление воды — 15 куб. м/мес.

Продолжительность отопительного периода — 6 мес.

Определяем теплопотери через ограждающие конструкции (для примера рассмотрим только стены)

Термическое сопротивление:

  • основного материала: R1 = 0,5 / 0,16 = 3,125 кв. м*С/Вт;
  • утеплителя: R2 = 0,05/0,04 = 1,25 кв. м*С/Вт.

То же для стены в целом: R = R1 + R2 = 3.125 + 1.25 = 4.375 кв. м*С/Вт.

Определяем площадь стен: А = 10 х 4 х 7 – 16 х 2,5 = 240 кв. м.

Теплопотери через стены составят:

Qс = (240 / 4.375) * (23 – (-25)) = 2633 Вт.

Аналогичным образом рассчитываются теплопотери через крышу, пол, фундамент, окна и входную дверь, после чего все полученные значения суммируются. Термическое сопротивление дверей и окон производители обычно указывают в паспорте на изделие.

Теплопотери через вентиляцию

Определяем объем воздуха в помещении (для упрощения расчета толщина стен не учитывается):

V = 10х10х7 = 700 куб. м.

Принимая кратность воздухообмена Кв = 1, определяем теплопотери:

Qв = (700 * 1 / 3600) * 1,2047 * 1005 * (23 – (-25)) = 11300 Вт.

Вентиляция в доме

Теплопотери через канализацию

С учетом того, что жильцы потребляют 15 куб. м воды в месяц, а расчетный период составляет 6 мес., теплопотери через канализацию составят:

Qк = (15 * 6 * 1000 * 4183 * 23) / 3 600 000 = 2405 кВт*ч

Если вы не живете в дачном домике зимой, в межсезонье или в холодное лето необходимо все равно его обогревать. Электрическое отопление дачного дома в данном случае бывает самым целесообразным.

О причинах падения давления в системе отопления вы можете почитать в этом материале. Устранение неполадок.

Оценка полного объема энергозатрат

Для оценки всего объема энергозатрат за отопительный период необходимо пересчитать теплопотери через вентиляцию и ограждающие конструкции с учетом средней температуры, то есть dT составит не 48, а только 28 градусов.

Тогда средняя мощность потерь через стены составят:

Qс = (240 / 4.375) * (23 – (-5)) = 1536 Вт.

Предположим, что через крышу, пол, окна и двери дополнительно теряется в среднем 800 Вт, тогда совокупная средняя мощность теплопотерь через ограждающие конструкции составит Q = 1536 + 800 = 2336 Вт.

Средняя мощность теплопотерь через вентиляцию составит:

Qв = (700 * 1 / 3600) * 1,2047 * 1005 * (23 – (-5)) =6592 Вт.

Тогда за весь период на отопление придется затратить:

W = ((2336 + 6592)*24*183)/1000 = 39211 кВт*ч.

К этой величине нужно прибавить 2405 кВт*ч потерь через канализацию, так что общий объем энергозатрат за отопительный период составит 41616 кВт*ч.

Если в качестве энергоносителя используется только газ, из 1-го куб. м которого удается получить 9,45 кВт*ч тепла, то его понадобится 41616 / 9,45 = 4404 куб. м.

Видео на тему

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector
×
×