Тепловой расчет дома: Расчет теплопотерь здания. Онлайн расчет теплопотерь помещения

Расчет теплопотерь здания. Онлайн расчет теплопотерь помещения

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 = S * T / R,

где

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 = d / ?

где

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 тепловой нагрузки (мощности) для системы отопления помещения

Установка системы автономного отопления для частного дома или городской квартиры всегда начинается с создания проекта. Одной из главных задач, стоящих перед специалистами на этой стадии, является определение полной потребности имеющихся площадей в энергии нагретого теплоносителя для нужд отопления и, если необходимо, горячего водоснабжения.

Пример системы отопления частного дома

Для этого обычно выполняется расчет величины тепловых нагрузок или теплотехнический расчёт помещения. [contents]

Зачем нужен расчет тепловых нагрузок

Расчёт тепловой энергии на отопление необходим для правильного определения характеристик системы с учетом индивидуальных особенностей объекта: тип и назначение здания, количество проживающих людей, материал и конфигурация каждого помещения, географическое положение и многие другие. Вычисление размера тепловой нагрузки является отправной точкой для дальнейших расчетов параметров оборудования отопления:

• Подбор мощности котла. Это самый важный фактор, определяющий эффективность системы отопления в целом. Производительность котла должна обеспечивать бесперебойную работу всех потребителей в любых условиях, в том числе и при наиболее низких температурах (в самую холодную пятидневку). Вместе с тем при избыточной мощности котла часть вырабатываемой энергии, а следовательно, и денег хозяев будет в буквальном смысле вылетать в трубу;
• Согласование подключения к газовой сети. Для того чтобы получить разрешение на присоединение к газотранспортной магистрали, необходимо разработать ТУ на подключение. В заявке обязательно указывается планируемый годовой расход газа и оценка суммарной тепловой мощности всех потребителей;
• Расчет периферийного оборудования. Тип и характеристики батарей, длина и сечение труб, производительность циркуляционного насоса и многие другие параметры также определяются в результате расчета тепловых нагрузок.

Приблизительные методики оценки

Точный расчет отопления помещения – это сложная инженерная задача, которая требует определенной квалификации и наличия специальных знаний. Именно поэтому ее чаще всего поручают специалистам.

Однако, как и в некоторых других случаях, существуют более простые способы, которые дают приблизительную оценку величины необходимой тепловой энергии и могут быть выполнены самостоятельно.

Можно выделить следующие методы определения тепловой нагрузки:

• Расчёт по площади помещения. Существует мнение, что строительство жилых домов обычно производится по проектам, которые уже учитывают климатические особенности конкретного региона и предполагают использование материалов, обеспечивающих необходимый тепловой баланс. Поэтому при устройстве системы отопления с достаточной долей точности можно использовать коэффициент удельной мощности, который не зависит от конкретных особенностей здания.
  

  Для Москвы и области этот коэффициент обычно берется равным 100–150 Вт/м², а полная нагрузка вычисляется его умножением на общую площадь помещения.

• Учет объема и температуры. Немного более сложный алгоритм позволяет принять во внимание высоту потолков, уровень комфорта в зоне отопления, а также, очень приблизительно, учесть особенности самого здания.
  

  Тепловая нагрузка вычисляется по формуле: Q = V*ΔT*K/860. Здесь V – объем (произведение длины, ширины и высоты помещения), ΔT – разница температур внутри и снаружи, К – коэффициент потерь энергии тепла.

  Именно с помощью коэффициента К в расчет и закладываются конструктивные особенности здания. Например, для сооружений из двойной кирпичной кладки с обычной кровлей значение К берется из диапазона 1,0–1,9, а для упрощенных деревянных конструкций оно может достигать 3,0–4,0.

• Метод укрупненных показателей. Этот метод похож на предыдущий, но используется для определения тепловой нагрузки при устройстве системы отопления больших объектов, например, многоквартирных зданий.

Несмотря на простоту и доступность, указанные методы дают лишь примерную оценку тепловой нагрузки вашего дома или квартиры. Результаты, полученные с их помощью, могут отличаться от реальных как в большую, так и в меньшую сторону. Недостатки устройства маломощной системы отопления очевидны, но и сознательно закладывать необоснованный запас по мощности также нежелательно. Использование более производительного, чем требуется, оборудования приведет к его быстрому износу, перерасходу электрической энергии и топлива.

Применять приведенные выше формулы на практике рекомендуется с большой долей осторожности. Такие расчеты могут быть оправданы в самых простых случаях, например, при выборе циркуляционного насоса для имеющегося котла или для получения грубых оценок величины затрат на отопление.

Точный расчет тепловой нагрузки

Эффективность теплоизоляции любого помещения зависит от его конструктивных особенностей. Известно, что основная часть тепловых потерь (до 40%) приходится на наружные стены, 20% – на оконные системы, по 10% – на крышу и пол. Остальное тепло уходит через двери и вентиляцию. Очевидно, что расчёт величины нагрузки на отопление обязательно должен учитывать эти особенности распределения тепловой энергии. Для этого используются соответствующие коэффициенты:

• К₁ – учитывает тип окон. Для двухкамерных стеклопакетов его значение равно 1, для трехкамерных – 0,85, для обычного остекления – 1, 27;
• К₂ – теплоизоляция стен. Может изменяться от 1 для пенобетона с улучшенной теплопроводностью до 1,5 для кладки в полтора кирпича или бетонных блоков;
• К₃ – конфигурация помещения (соотношение площади окон и пола). Естественно, чем больше окон, тем больше тепловой энергии уходит на улицу. При размерах остекления в 20% от площади пола этот коэффициент равен единице, при увеличении доли окон до 50% он также возрастает до 1,5;
• К₄ – минимальная уличная температура в течение всего сезона. Здесь логика также очевидна – чем холоднее на улице, тем большие коррективы необходимо вносить в расчет тепловых нагрузок. За единицу берется температура -20 °C, далее прибавляется или вычитается по 0,1 на каждые 5 °C;
• К₅ – количество наружных стен. Для одной стены коэффициент равен 1, для двух и трех – 1,2, для четырех – 1,33;
• К₆ – тип помещения над рассматриваемой комнатой. Если сверху жилой этаж – то 0,82, если теплый чердак – 0,91, для холодного чердака значение коэффициента равно 1,0;
• К₇ – учитывает высоту потолков. Чаще всего это 1,0 для высоты 2,5 м или 1,05 – для 3 м.

Определив все поправочные коэффициенты, можно рассчитать тепловые нагрузки для каждого помещения:

Q_i=q*S_i*K₁*K₂*K₃*K₄*K₅*K₆*K₇,

где q =100 Вт/м², а S_i – площадь помещения. Из формулы видно, что каждый из указанных коэффициентов увеличивает расчетную величину теплопотерь, если его значение больше единицы, и уменьшает ее в противном случае.

Просуммировав теплопотери всех помещений, получаем общую величину мощности системы отопления:

Q=Σ Q_i, i = 1…N,

где N – количество помещений в доме. Эту величину обычно увеличивают на 15–20% для создания запаса тепловой энергии на непредвиденные случаи: очень сильные морозы, нарушение теплоизоляции, разбитое окно и т. д.

Практический пример расчёта

В качестве примера рассмотрим расчет мощности оборудования, необходимой для отопления помещений брусового дома площадью 150 м², имеющего теплый чердак, три внешние стены и окна из двойных стеклопакетов. Площадь остекления – 25%, высота стен 2,5 м. Температуру на улице в самую холодную пятидневку будем считать равной -28 °C.

Определяем поправочные коэффициенты:

• К₁=1,0 (двухкамерный стеклопакет).
• К₂=1,25 (материал стен – брус).
• К₃=1,1 (для площади остекления 21 – 29%).
• К₄=1,16 (считаем методом интерполяции для крайних значений: 1,1 при -25 °C и 1,2 при -30 °C).
• К₅=1,22 – три наружные стены.
• К₆=0,91 – наверху теплый чердак.
• К₇=1,0 – высота потолков 2,5 м.

Считаем полную тепловую нагрузку:

Q=100 Вт/м²*135 м²*1,0*1,25*1,1*1,16*1,22*0,91*1,0 = 23,9 кВт.

Теперь определяем мощность системы отопления: W=Q*1,2 = 28,7 кВт.

Отметим, что если бы для расчета мы использовали упрощенную методику, основанную на учете только площади помещения, то получили 15­–22,5 кВт (100–150 Вт х 150 м²). Система работала бы на пределе, без запаса по мощности. Таким образом, данный пример еще раз подчеркивает важность применения точных методик определения тепловых нагрузок на отопление.

Расчет тепловой мощности системы отопления

При произведении строительства частных домов или же разноплановых реконструкций жилых объектов, которые подвергались эксплуатации на протяжении длительного периода времени, обязательным условием является наличие документа, демонстрирующего расчет объема системы отопления.

Можно всерьёз и надолго забыть о хаотичном возведении и обслуживании строений, которые могли простоять недолго — теперь на дворе век, когда все официально оформляется, устанавливается и проверяется (ради блага самих же хозяев домов, разумеется). Документ расчетного характера непосредственным образом отображает практически всю информацию о количестве тепла, которое требуется для того, чтобы обогреть жилую часть здания.

Чтобы понять, как рассчитывается отопление, необходимо принимать во внимание не только расчет отопительных приборов системы отопления, но и материал, который использовался при строительстве дома, пол, расположение окон по сторонам света, погодные условия в регионе и прочие неоспоримо важные вещи.

Только после этого можно с полной уверенностью сказать, что нужно вспоминать о том, насколько важен расчет отопительных приборов системы отопления — если не все будет учтено, то и результат будет искривлен.

Зачем, собственно, нужно делать расчеты?

Вот об этом мы с Вами дальше и будем вести речь. Давайте поговорим о том, как рассчитывается отопление — рассмотрим вопрос детальнее. Если речь идет о правильном подборе параметров (а именно, диаметров и длин труб), то здесь обязательно понадобится произвести расчет воды в системе отопления.

Многочисленные консультанты в строительных магазинах, будто сговорившись, твердят о том, что радиаторы надо выбирать последовательно, руководствуясь расчетами в 100 Вт на один квадратный метр. Мы не можем сказать, что это всегда так и что определенно нужно ориентироваться на предоставляемую наемными работниками информацию, поскольку везде имеются свои особенности — фактор индивидуальности нельзя ни в коем случае отбрасывать.

Дело в том, что дома по своей толщине и составу стенок имеют свойство отличаться — у каждого материала имеется своя, уникальная теплопроводность. Владельцам домов требуется различное количество тепла, ведь у разных домов будут, соответственно, разные тепловые потери.

Для того чтобы произвести расчет тепловой мощности системы отопления и рассчитать тепловые потери, существует действительно огромное множество подручных полезных инструментов, позволяющих это сделать с очень высокой для них точностью.

Вам ни в коем случае не нужно волноваться, если речь будет идти о том, правилен ли расчет тепловой мощности системы отопления или нет — автоматизированная и хорошо настроенная техника попросту не способна ошибаться! Программ для совершения подобных действий существует уйма — поэтому, спокойствие и только спокойствие!

Давайте поговорим о самих расчетах

Чтобы Вы лучше понимали, о чем в данный момент идет речь в статье, мы приведем показательный пример расчета системы отопления. К примеру, чтобы рассчитать мощность определенного котла, можно воспользоваться следующей универсальной, по своему характеру, формулой: удельная мощность равняется площади отапливаемого помещения, которая умножается на мощность котла и делится на цифровое значение, равняющееся десяти.

Так, скажем, если площадь частного дома составляет восемьдесят пять квадратных метров, а удельная мощность равняется полутора киловаттам, то мощность котла будет составлять 12,75 кВт соответственно. Теперь Вы знаете, как выглядит формула расчета отопления, и можете в любой момент рассчитать ее самостоятельно, без привлечения специалистов.

Однако, имеются и свои тонкости в других вопросах — например, если надо сделать расчет гравитационной системы отопления, то лучше обратиться к грамотному специалисту, который в обязательном порядке должен учитывать все достоинства и недостатки, риски и преимущества.

Давайте вместе подведем итоги и попробуем вывести общее, понятное резюме.

В данной статье мы с Вами узнали, что расчеты отопления можно делать как вручную, так и посредством использования различных онлайн-калькуляторов. Стратегия подсчётов зависит от Ваших личных предпочтений, целей, задач и удобства.

Теперь, когда Вы знаете, как рассчитывается отопление и поняли, как работает формула расчета отопления, Вам все будет по плечу — даже ни на секунду не сомневайтесь!

Теплопотери в домах, их подробный правильный расчет

Энергосбережение сейчас наиболее популярная тема в интернете. Еще бы, ведь экономить хочет каждый, а тем более в нынешних экономических условиях. Расчет потерь тепла при этом играет наиболее важную роль. Теплопотери в наиболее простом понимании это количество тепла, которое теряется помещением, домом или квартирой. Измеряются они в Вт. Возникают тепловые потери в доме из-за разницы внешних и внутренних температур воздуха.

Содержание статьи:

В переходной и холодный период года температура на улицах падает, и возрастает разница температур внутреннего воздуха и воздуха на улице. И как уже мы упоминали, Второй закон термодинамики никто не отменял, поэтому тепло с ваших домов и квартир стремится его покинуть и обогреть холодную окружающую среду. Для снижения этих утрат тепла, делается утепление домов в различных видах от пенопласта и вентилируемых фасадов до современных теплоизоляционных материалов в виде шпаклевки. Главной же задачей в нашей профессии является поддержание в помещении комфортных параметров микроклимата. И в первую очередь, мы рассчитываем теплопотери для их компенсации.

Зачем делать расчет теплопотерь?

Когда же делают расчет потерь тепла в доме? Расчет теплопотерь обязателен при проектировании систем отопления, систем вентиляции, воздушных отопительных систем. Расчетные температуры берут из нормативных документов. Значение внешней температуры воздуха отвечает температуре наружного воздуха наиболее холодной пятидневки. Внутреннюю температуру берут или ту, которую желаете, или из норм, для жилых помещений это 20+-2°С.

Исходными данными для расчета служат: внешняя и внутренняя температура воздуха, конструкция стен, пола, перекрытий, назначение каждого помещения, географическая зона строительства. Все тепловые потери на прямую зависят от термического сопротивления ограждающих конструкций, чем оно больше, тем меньше теплопотери.

Для обеспечения комфортных условий пребывания людей в помещении нужно чтобы было правдивым уравнение теплового баланса 

           Qп+ Qо+ Qс+ Qк= Qср+ Qос+ Qпр+ Qлюд,       

где Qп–теплопотери через пол, Qо–теплопотери через окна, Qс–теплопотери через стену, Qк- теплопотери через крышу, Qср–теплопоступления от солнечной радиации, Qос–теплопоступления от отопительных систем, Qпр–теплопоступления от приборов, Qлюд–теплопоступления от людей.

На практике же, уравнение упрощается и все утраты компенсирует система отопления, независимо водяная или воздушная. 

Расчет теплопотерь

Получив исходные данные, проектировщики начинают расчет. Рассмотрим основные виды тепловых потерь и формулы их расчета. Теплопотери бывают: через стены, через пол, через окна, через крышу, через вентиляционные шахты и дополнительные потери тепла. Термическое сопротивление для всех конструкций рассчитывается по формуле 

R_ст =1/ α_в+Σ(δ_і / λ_і)+1/ α_н,

где α_в – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения, Вт/ м²·^оС;
λ_і и δ_і – коэффициент теплопроводности для материала каждого слоя стены и толщина этого слоя в м;
α_н – коэффициент теплоотдачи внешней поверхности ограждения, Вт/ м²·^ос;

Коэффициенты α берутся из норм, и разные для стен и перекрытий.    

И так, начнем:

 Первым делом рассмотрим теплопотери через стены

На них наибольшее влияние имеет конструкция стен. Рассчитываются  по формуле:     Коэф. n-поправочный коэффициент. Зависит от материала конструкций, и принимается n=1 если конструкции из штучных материалов,и n=0,9 для чердака, n=0,75 для перекрытия подвала.                                                           

Пример: Рассмотрим теплопотери сквозь кирпичную стену 510 мм с утеплителем минеральной ватой 100 мм и декоративным финишным шаром 30 мм. Внутренняя температура воздуха 22ºС, наружная -20ºС. Высотой пусть будет 3 м и длиной 4 м. В комнате одна внешняя стена, размещение на Юг, местность не ветреная, без внешних дверей. Для начала необходимо узнать коэффициенты теплопроводности этих материалов. Из размещенной выше таблицы узнаем: λ_к =0,58 Вт/мºС,  λ_ут =0,064 Вт/мºС, λ_шт =0,76  Вт/мºС. После этого рассчитывается термическое сопротивление ограждающей конструкции:

R_ст=1/ 23 +0,51/0,58+0,1/0,064+0,03/0,76+ 1/ 8,6 = 2,64 м² ºС/Вт.

Для нашей местности такого сопротивления недостаточно и дом нужно утеплить лучше. Но сейчас не об этом.  Расчет теплопотерь:

Q=1/R·FΔt·n·β=1/2,64·12·42·1·(10/100+1)=210Вт.

ß- это дополнительные потери тепла. Далее мы распишем их значение и станет ясно, откуда взялось число 10 и зачем делить на 100.

Далее идут тепловые потери сквозь окна

Здесь все проще. Расчет термического сопротивления не нужен, ведь в паспорте современных окон он уже указан. Теплопотери через окна рассчитываются по той же схеме, что и через стены. Для примера рассчитаем потери через энергосберегающие окна с термическим сопротивлением R_о= 0,87 (м²°С/Вт) размером 1,5*1,5 с  ориентацией на Север. Q=1/0,87·2,25·42·1·(15/100+1)=125 Вт.

К теплопотерям через перекрытия относят отвод тепла через крышные и половые перекрытия. В основном это делается для квартир, где и пол и потолок представляет собой железобетонную плиту. На последнем этаже учитываются только потери сквозь потолок, а на первом лишь через подвальное перекрытие. Это обусловлено тем, что во всех квартирах принимается одинаковая температура воздуха, и теплоотдачу от квартиры к квартире не берут во внимание. Недавние исследования показали, что через не утепленные узлы примыкания перекрытий к ограждающим конструкциям идут большие потери тепла.        Определение утечки тепла через перекрытие такое же как и для стены, но не учитываются дополнительные теплопотери. Коэффициент α берется другой: α _вн =8,7 Вт/(м ²·К) α _вн =6 Вт/(м²·К), разница температур также, ведь в подвале или на крытом чердаке температура принимается в пределах 4-6ºС. Не будем расписывать расчет термического сопротивления для перекрытия, ведь он определяется по той же формуле R_ст = 1/ α_в + Σ ( δ_і / λ_і ) + 1/ α. Возьмем перекрытие с сопротивлением 4,95 и примем воздух на чердаке +4ºС, площадь потолка 3х4м, внутри 22ºС. Подставляем в формулу и получаем:Q=1/R·FΔt·n·β=1/4,95·12·18·0,9= 40 Вт.  

Расчет потерь тепла через пол на грунте

Он немного сложнее нежели через перекрытие. Теплопотери рассчитываются по зонам. Зоной называют полосу пола шириной 2 м, параллельно внешней стене. Первая зона находится непосредственно возле стены, здесь происходит больше всего потерь тепла. За ней последуют вторая и другие зоны, до центра пола. Для каждой зоны рассчитывается свой коэффициент теплопередачи. Для упрощения вводится понятие удельного сопротивления: для первой зоны R1=2,15 (м²°С/Вт), для второй R2=4,3 (м²°С/Вт), для третьей R3=8,6 (м²°С/Вт)

 Пример Есть комната в которой пол на грунте, размер пола 6х8 м Температуры все те же. Сначала разделим пол на зоны. У нас их получилось две. Находим площадь каждой зоны. У нас это 20 м2 для первой зоны и 8 м2 для второй. Затем задаемся условными сопротивлениями R1=2,15 (м²°С/Вт), R2=4,3 (м²°С/Вт), подставляем в формулу:                                                 Q=(F1/R1+F2/R2+F3/R3)(tвт — tвн)·n=(20/2,15+8/4,3)·42·1= 470 Вт.                       

Дополнительные теплопотери

Учитываются  только для стен и окон, то есть конструкций которые напрямую соприкасаются с окружающей средой. Существует четыре вида дополнительных потерь тепла: на ориентацию, на ветреность, на количество стен и наличие внешних дверей. Выражаются они в процентах и в последствии переводятся в коэффициент дополнительных теплопотерь. Если помещение ориентированно на Север, Восток, Северо-Восток, Северо-Запад дополнительные потери тепла составляют 10%, когда на Юг, Запад, Юго-Запад, Юго-Восток, додаются 5%. Если здание находится в ветреной местности, додаются еще 10% тепловых потерь,а когда в защищенной от ветров местности только 5%. Если в помещении есть две внешние стены, то дополнительные потери составляют 5%, когда только одна — дополнительных потерь нет. Если в наружной стене есть дверь, можно рассчитать убыток сквозь нее, но проще добавить 60% если двери тройные, 80% когда двойные двери и 95% если они одинарные. Например: Комната имеет две внешние стены, размещенная в ветреной местности, одна стена выходит на Юг, вторая на Север, дверей нету. Тогда дополнительные потери составляют 10%+5% на ориентацию +10% на ветер +5% так как две стены. И того 30%, чтобы добавить их к основным теплопотерям нужно перевести в коэффициент β =30% + 100% =30/100 +1 =1,3 и подставляем в общую формулу. 

Теплопотери на вентиляцию

Не учитываются, если проектируется воздушное отопление или используется вентустановка с подогревом воздуха, так как воздух в помещение поступает уже теплый, и на его нагрев не тратится тепло. Но если установка без подогрева, необходимо учесть расход тепла на нагрев входящего воздуха. Упрощенная формула выглядит так:

Q=0,337·V·Δt

где V — бьем помещения в м3,  Δt — разница внешней и наружной температур.

Сума всех потерь тепла и составляет общие потери помещения. 

Расчет тепловых потерь в программе Excel

Сам процесс расчета тепловых потерь дома занимает довольно много времени, поэтому для себя мы создали шаблон в Excel, с помощью которого делаем расчеты. Решили с вами поделиться и использовать его можно перейдя по ссылке. Здесь же распишем инструкцию пользования.

Шаг 1

Перейти по ссылке и открыть программный файл. Вы перед собой увидите таблицу такого вида:

Шаг 2

Нужно заполнить исходные данные: номер помещения (если вам нужно), его название и температура внутри, название ограждающих конструкций и их ориентация, размеры конструкций. Вы увидите, что площадь считается сама. Если хотите отнимать площадь окна от стен, нужно корректировать формулы, так как мы не знаем где у вас будут записаны окна. У нас площади отнимаются. Также нужно заполнить коэффициент теплопередачи 1/R, разницу температур и поправочный коэффициент. К сожалению, их заполняют вручную. В примере у нас кабинет с тремя внешними стенами в одной стене два окна, в другой нет окон и третья имеет одно окно. Конструкции стен будет как в примере, где мы рассчитывали R, поесть к=1/R=1/2,64=0,38. Пол пусть будет на грунте и его поделим на зоны у нас их две и потери считаем для двух зон , тогда к1=1/2,15=0,47, к2=1/4,3=0,23. Окна пусть будут энергосберегающие R_о= 0,87 (м²°С/Вт), тогда к=1/0,87=1,14.

На картинке видно, что количество потерь тепла уже прорисовывается.

Шаг 3

К сожалению, также вручную заполняются и дополнительные потери. Вводить их нужно в процентах, программа сама в формуле переведет их на коэффициент. И так, для нашего примера: Стены 3 значит к каждой стене +5% теплопотерь, местность не веретенная поэтому +5% к каждому окну и стене, Ориентация на Юг +5% для конструкций, на Север и Восток +10%. Дверей внешних нет поэтому 0, но если бы были то суммировались бы проценты только к той стене в которой есть дверь. Напоминаем, что к полу или перекрытию дополнительные потери тепла не относятся.

Как видно, потери помещения возросли. Если у вас заходит в помещение уже теплый воздух, этот шаг последний. Число записанное в столбце Q, и  есть ваши искомые тепловые потери помещения. И эту процедуру нужно провести для всех остальных помещений. 

Шаг 4

В нашем же случае воздух не подогревается ,и чтобы рассчитать полные потери тепла, нужно в столбик Rввести площадь нашего помещения 18 м2, а в столбец S его высоту  3 м.

Эта программа значительно ускоряет и упрощает расчеты, даже невзирая на большое количество введенных вручную элементов. Она не раз помогала нам. Надеемся и вам она станет помощником!

Заключение

 Правильный расчет теплопотерь покажет, что вы профессионал своего дела. Ведь согласитесь, расчет потерь 100 Вт/м2 слегка преувеличен, а в некоторых случаях недостаточен. Поэтому потратьте на 15 минут больше времени и рассчитайте тепловые потери здания. Исходя из этого вы сможете не только спроектировать более чем комфортные условия пребывания людей, но и сэкономить заказчику немалые средства на эксплуатацию систем. А опыт показывает, что к таким проектировщикам обращаются чаще.

Читайте также:

Расчет отопления частного дома – учет тепловых потерь

Система отопления частного дома – это достаточно сложная сеть, в которую входит большое количество разного типа оборудования. И когда перед застройщиком встает задача определения схемы отопления, ее правильное размещение по всему дому, то в первую очередь решается очень важный вопрос – это расчет отопления частного дома. Для многих обывателей данная позиция является сложной. Во всяком случае, многие так думают, а ведь существуют различные онлайн программы, с помощью которых этот расчет можно выполнить. Но вот насколько он будет точным? Поэтому в этой статье мы будем говорить о том, как можно сделать расчет отопления своими руками.

С чего начать расчет

В первую очередь необходимо понять одну важную вещь. Сердцем отопительной системы является котел. Здесь неважно, на каком топливе он будет работать. Потому что это относится к категории удобства обслуживания и экономии потребляемого топлива. А нас интересует общее состояние отопительной системы, с помощью которой внутри дома будет всегда тепло. Поэтому в расчете используется не вид котла, а его мощность.

Кто уже сталкивался с сооружением отопления в своем доме, тот знает, что существует определенное стандартное соотношение, в котором между собой связаны такие показатели, как обогреваемая площадь и удельная мощность выделяемой тепловой энергии. Зависимость между ними вот такая – на один квадратный метр площади должно выделяться 100 Вт тепловой энергии. Правда, при этом необходимо учитывать и дополнительный показатель высоты потолков в доме. Он не должен превышать 2,8 м.

Расчет своими руками

Насколько этот показатель точный? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо разобраться в формуле, по которой определяется мощность отопительного котла. Вот она:

Wк = S * Wуд / 10

• S – это общая обогреваемая площадь дома.
• Wуд – это тот самый показатель, определяющий нормы температурного режима. Кстати, он зависит от климатических условий региона, где ваш дом возведен.

Возвращаемся к нашему постулату. Из формулы видно, что он будет точным, если удельная мощность тепловой энергии будет равна 1,0 кВт. Но так как этот показатель зависит от климата в регионе, то можно сказать, что наш постулат не для всех районов можно использовать в качестве закона. Судите сами:

• Для южных регионов Wуд=0,7-0,9 кВт.
• Для средней полосы – 1,2-1,5 кВт.
• Для севера – 1,5-2,0 кВт.

Котельная в частном доме

Чем севернее регион, тем мощнее котел придется выбирать. Хотя это понятно и без наших рассуждений. Но мы ведь говорим о связи мощности котла с обогреваемой площадью дома. И тот постулат, о котором все время говорим, нельзя принимать, как правильный подход к организации отопительной системы. Это приблизительная величина.

Если вы еще не купили металлические двери, то обратите внимание на дешевые металлические двери от компании Двери Престиж (Москва). Подробная информация на сайте компании.

Что влияет на проводимый расчет

Теперь становится понятным, что мощность котла зависит от региона, где ваш дом построен. Но это еще не все позиции, которые влияют на правильный расчет. Сюда необходимо добавить еще достаточно большой ряд различных позиций, о которых пойдет речь дальше.

Конструкция дома

В основе проводимого расчета лежат так называемые тепловые потери. А архитектура здания, его конструкция и проведенные строительные операции очень сильно влияют на те самые теплопотери. И чем их больше, тем большей мощности котел вам придется приобретать.

Схема тепловых потерь

Несколько примеров, которые влияют на показатели теплопотерь:

• Через наружные стены уходит около 40% тепловых потерь.
• Через пол – 10%.
• Через крышу – 18%.
• Через окна и входные двери – 18%.
• Через вентиляционную систему – 14%.

Уменьшить эти показатели можно, если провести теплоизоляционные мероприятия. При этом тепловые потери сразу же уменьшатся практически вдвое.

Что касается окон, то многое будет зависеть от того, из какого материала они изготовлены. Опять приведем пример:

• Через обычные деревянные окна уходит 27% тепловой энергии.
• Если установлены пластиковые конструкции с двухкамерным стеклопакетом, то потери можно приравнять к нулю.

Кстати, существует определенная зависимость объема помещения и площади установленного в нем окна. Именно это соотношение играет немаловажную роль в расчете отопления. Это соотношение определяется коэффициентами, которые используются в вышеупомянутой формуле.

• Соотношение 10% — коэффициент 0,8.
• 20% — 1,0.
• 30% — 1,2.
• 50% — 1,5.

Точно такие же коэффициенты используются, когда учитываются материалы, из которых дом возведен.

• Кирпичная стена в полтора кирпича – коэффициент 1.5.
• А вот уже та же стена в два кирпича – коэффициент 1,1.
• Стены из бетонных блоков – 1,5.
• Из пеноблоков – 1,0.
• Из бревен или бруса – 1,2.

Параметры расчета мощности котла

Размеры помещений

Итак, с конструкцией дома разобрались. Куда не тыкни пальцем, везде коэффициенты (понижающие или повышающие). Но размеры комнат также влияют на удельную мощность отопительной системы. И особое значение здесь уделяется высоте потолков.

• Как уже было сказано выше, что оптимальный размер – это не выше 2,8 м. При нем в расчет берется коэффициент 1,0.
• При высоте потолков 3 м данный показатель вырастает до 1,05. Казалось бы, всего лишь 5% тепловых потерь, показатель незначительный. Но если приходится рассчитывать отопление в большом частном доме, тогда это выльется в достаточно большой показатель.
• 3,5 м – 1,1.
• 4,5 м – 1,2.

Теперь пару слов об этажности дома. Здесь сложнее, потому что приходится проводить расчеты по этажам, ведь на каждом из них свои тепловые потери. К примеру, первый этаж, под которым расположен отапливаемый подвал. Понятно, что здесь практически нет теплопотерь. Поэтому в данном случае применяется коэффициент 0,82. А чем выше расположены помещения, тем больше у них теплопотерь. Не забываем учитывать состояние чердака, то есть утеплен он или нет.

Делаем расчет

Обобщение по теме

Что получается в конечном итоге? Мы имеем формулу, к которой добавляются различные коэффициенты. Их много, и каждый придется учитывать, если вы хотите получить точный показатель мощности приобретаемого котла. По сути, формула должна выглядеть вот так:

Wк = (S * Wуд / 10) * К1 * К2 * К3 * К4*…

Сложно? Определить самостоятельно все коэффициенты будет проблематично. Поэтому совет – или берите за основу тот самый постулат, о котором шла речь выше, или проведение расчета передайте специалисту. По нашему мнению, второй вариант лучше. Да, он потребует от вас денежных вложений, но зато вы не ошибетесь с выбором котельного оборудования. Ведь ошибись вы в меньшую сторону, то получите нехватку тепла, и в вашем доме зимой будет прохладно. Ошиблись в большую сторону, получите перерасход топлива, а, значит, и никому ненужные денежные расходы.

И это еще не все. Конечно, необходимо учитывать и чисто конструктивные моменты. К примеру, способ подключения радиаторов отопления, наличие циркуляционного насоса или его отсутствие, вид радиаторов, их место установки и прочее.

Тепловой расчет отопление — Система отопления

Эти узлы системы неоспоримо важны. Посему соответствие всех частей монтажа нужно осуществлять обдуманно. На этой вкладке ресурса мы постараемся найти и выбрать для дачи необходимые части отопления. Система обогревания насчитывает, батареи, развоздушки, увеличивающие давление насосы, крепежи, трубы, коллекторы терморегуляторы, бак для расширения котел, систему соединения. Конструкция обогрева коттеджа включает различные части.

Содержание

Как рассчитать тепловую нагрузку

Спросите у любого специалиста, как правильно организовать систему отопления в здании. При этом не важно — жилой это объект или промышленный. И профессионал ответит, что главное — это точно составить расчеты и грамотно выполнить проектирование. Речь, в частности, идет о расчете тепловой нагрузки на отопление. От этого показателя зависит объем потребления тепловой энергии, а значит, и топлива. То есть экономические показатели стоят рядом с техническими характеристиками.

Выполнение точных расчетов позволяет получить не только полный список необходимой для проведения монтажных работ документации, но и подобрать нужное оборудование, дополнительные узлы и материалы.

Тепловые нагрузки — определение и характеристики

Что обычно подразумевают под термином «тепловая нагрузка на отопление»? Это количество теплоты, которое отдают все приборы отопления, установленные в здании. Чтобы избежать лишних трат на производство работ, а также покупку ненужных приборов и материалов, и необходим предварительный расчет. С его помощью можно отрегулировать правила установки и распределения теплоты по всем помещениям, причем сделать это можно экономично и равномерно.

Но и это еще не все. Очень часто специалисты проводят расчеты, полагаясь на точные показатели. Они касаются размеров дома и нюансов строительства, где учитывается разнообразие элементов здания и их соответствие требованиям теплоизоляции и прочего. Именно точные показатели дают возможность правильно сделать расчеты и, соответственно, получить максимально приближенные к идеалу варианты распределения тепловой энергии по помещениям.

Но нередко случаются ошибки в расчетах, что приводит к неэффективной работе отопления в целом. Подчас приходится переделывать в ходе эксплуатации не только схемы, но и участки системы, что приводит к дополнительным расходам.

Какие же параметры влияют на расчет тепловой нагрузки в целом? Здесь необходимо разделить нагрузку на несколько позиций, куда входят:

• Система центрального отопления .
• Система теплый пол, если таковой установлен в доме.
• Система вентиляции — как принудительной, так и естественной.
• Горячее водоснабжение здания.
• Ответвления на дополнительные бытовые нужды. К примеру, на сауну или баню, на бассейн или душ.

Основные характеристики

Профессионалы не упускают из виду ни одну мелочь, которая может повлиять на правильность расчета. Отсюда и достаточно больший список характеристик системы отопления, которые следует принимать во внимание. Вот только некоторые из них:

1. Назначение объекта недвижимости или его тип. Это может быть жилое здание или промышленное. У поставщиков тепловой энергии есть нормы, которые распределяются по типу зданий. Именно они часто становятся основополагающими при проведении расчетов.
2. Архитектурная часть здания. Сюда можно включить ограждающие элементы (стены, кровля, перекрытия, полы), их габаритные размеры, толщину. Обязательно учитываются всевозможные проемы — балконы, окна, двери и прочее. Очень важно принять во внимание наличие подвалов и чердаков.
3. Температурный режим для каждого помещения в отдельности. Это очень важно, потому что общие требования к температуре в доме не дают точной картины распределения тепла.
4. Назначение помещений. В основном это относится к производственным цехам, в которых необходимо более строгое соблюдение температурного режима.
5. Наличие специальных помещений. К примеру, в жилых частных домах это могут быть бани или сауны.
6. Степень технического оснащения. Учитывается наличие системы вентиляции и кондиционирования, горячего водоснабжения, тип используемого отопления.
7. Количество точек, через которые проводится отбор горячей воды. И чем больше таких точек, тем большей тепловой нагрузке подвергается система отопления.
8. Количество находящихся на объекте людей. От этого показателя зависят такие критерии, как влажность внутри помещений и температура.
9. Дополнительные показатели. В жилых помещениях можно выделить количество санузлов, отдельных комнат, балконов. В промышленных зданиях — количество смен работающих, число дней в году, когда работает сам цех в технологической цепочке.

Что включают в расчет нагрузок

Схема отопления

Расчет тепловых нагрузок на отопление проводят еще на стадии проектирования здания. Но при этом обязательно учитывают нормы и требования различных стандартов.

К примеру, теплопотери ограждающих элементов здания. Причем в расчет берутся все помещения в отдельности. Далее, это мощность, которая необходима для нагрева теплоносителя. Приплюсуем сюда количество тепловой энергии, требующейся для нагрева приточной вентиляции. Без этого расчет будет не очень точным. Прибавим также энергию, которая затрачивается на обогрев воды для бани или бассейна. Специалисты обязательно принимают во внимание и дальнейшее развитие теплосистемы. Вдруг через несколько лет вам вздумается устроить в собственном частном доме турецкий хамам. Поэтому необходимо прибавить к нагрузкам несколько процентов — обычно до 10%.

Рекомендация! Рассчитывать тепловые нагрузки с «запасом» необходимо для загородных домов. Именно запас позволит в будущем избежать дополнительных финансовых затрат, которые часто определяются суммами в несколько нулей.

Особенности расчета тепловой нагрузки

Параметры воздуха, а точнее, его температура берутся из ГОСТов и СНиПов. Здесь же подбираются коэффициенты теплопередачи. Кстати, паспортные данные всех видов оборудования (котлы, радиаторы отопления и прочее) берутся в расчет обязательно.

Что обычно включают в традиционный расчет нагрузки тепла?

Если все эти расчеты соизмерить и сопоставить с площадью теплоотдачи системы в целом, то получится достаточно точный показатель эффективности обогрева дома. Но придется учитывать и небольшие отклонения. К примеру, снижение потребления тепла в ночное время. Для промышленных объектов также придется учитывать выходные и праздничные дни.

Методы определения тепловых нагрузок

Проектирование теплого пола

В настоящее время специалисты пользуются тремя основными способами расчета тепловых нагрузок:

1. Расчет основных теплопотерь, где учитываются только укрупненные показатели.
2. Учитываются показатели, основанные на параметрах ограждающих конструкций. Сюда обычно добавляются потери на нагрев внутреннего воздуха.
3. Производится расчет всех систем, которые входят в отопительные сети. Это и отопление, и вентиляция.

Есть еще один вариант, который называется укрупненным расчетом. Его обычно применяют в том случае, когда отсутствуют какие-либо основные показатели и параметры здания, необходимые для стандартного расчета. То есть фактические характеристики могут отличаться от проектных.

Для этого специалисты используют очень простую формулу:

Q max от.=α x V x q0 x (tв-tн.р.) x 10 -6

α — это поправочный коэффициент, зависящий от региона строительства (табличная величина)

V — объем здания по наружным плоскостям

q0 — характеристика отопительной системы по удельному показателю, обычно определяется по самым холодным дням в году

Виды тепловых нагрузок

Тепловые нагрузки, которые используются в расчетах системы отопления и подборе оборудования, имеют несколько разновидностей. К примеру, сезонные нагрузки, для которых присущи следующие особенности:

1. Изменение температуры снаружи помещений в течение всего отопительного сезона.
2. Метеорологические особенности региона, где построен дом.
3. Скачки нагрузки на систему отопления в течение суток. Этот показатель обычно проходит по категории «незначительные нагрузки», потому что ограждающие элементы предотвращают большое давление на отопление в целом.
4. Все, что касается тепловой энергии, связанной с системой вентиляции здания.
5. Тепловые нагрузки, которые определяются в течение всего года. Например, потребление горячей воды в летней сезон снижается всего лишь на 30-40%, если сравнивать его с зимним временем года.
6. Сухое тепло. Эта особенность присуща именно отечественным отопительным системам, где учитывается достаточно большой ряд показателей. К примеру, количество оконных и дверных проемов, количество проживающих или находящихся постоянно в доме людей, вентиляция, воздухообмен через всевозможные щели и зазоры. Для определения этой величины используют сухой термометр.
7. Скрытая тепловая энергия. Существует и такой термин, который определяется испарениями, конденсацией и так далее. Для определения показателя используют влажный термометр.

Регуляторы тепловых нагрузок

Программируемый контроллер, диапазон температур — 5-50 C

Современные отопительные агрегаты и приборы обеспечиваются комплектом разных регуляторов, с помощью которых можно изменять тепловые нагрузки, чтобы тем самым избежать провалов и скачков тепловой энергии в системе. Практика показала, что с помощью регуляторов можно не только снизить нагрузки, но и привести систему отопления к рациональному использованию топлива. А это уже чисто экономическая сторона вопроса. Особенно это относится к промышленным объектам, где за перерасход топлива приходится выплачивать достаточно большие штрафы.

Если же вы не уверены в правильности своих расчетов, то воспользуйтесь услугами специалистов.

Давайте рассмотрим еще пару формул, которые касаются разных систем. К примеру, системы вентиляции и горячего водоснабжения. Здесь вам потребуются две формулы:

Qв.=qв.V(tн.-tв.) — это касается вентиляции.

tн. и tв — температура воздуха снаружи и внутри

qв. — удельный показатель

V — внешний объем здания

Qгвс.=0,042rв(tг.-tх.)Пgср — для горячего водоснабжения, где

tг.-tх — температура горячей и холодной воды

r — плотность воды

в — отношение максимальной нагрузки к средней, которая определяется ГОСТами

П — количество потребителей

Gср — средний показатель расхода горячей воды

Комплексный расчет

В комплексе с расчетными вопросами обязательно проводят исследования теплотехнического порядка. Для этого применяют различные приборы, которые выдают точные показатели для расчетов. К примеру, для этого обследуют оконные и дверные проемы, перекрытия, стены и так далее.

Именно такое обследование помогает определить нюансы и факторы, которые могут оказать существенное влияние на теплопотери. К примеру, тепловизорная диагностика точно покажет температурный перепад при прохождении определенного количества тепловой энергии через 1 квадратный метр ограждающей конструкции.

Так что практические измерения незаменимы при проведении расчетов. Особенно это касается узких мест в конструкции здания. В этом плане теория не сможет точно показать, где и что не так. А практика укажет, где необходимо применить разные методы защиты от теплопотерь. Да и сами расчеты в этом плане становятся точнее.

Заключение по теме

Расчетная тепловая нагрузка — очень важный показатель, получаемый в процессе проектирования системы отопления дома. Если подойти к делу с умом и провести все необходимые расчеты грамотно, то можно гарантировать, что отопительная система будет работать отлично. И при этом можно будет сэкономить на перегревах и прочих затратах, которых можно просто избежать.

Источник: http://gidotopleniya.ru/montazh-otopleniya/raschet/raschet-teplovoj-nagruzki-na-otoplenie-kak-vypolnit-3563

Расчет тепловых потерь является одним из самых важных документов, благодаря которому человек с легкостью может определить как суточное, так и годовое потребление тепла для какого-либо сооружения.

При расчете тепловой энергии необходимо учитывать достаточно много факторов.

Схема вентиляционной системы отопления.

Во-первых, необходимо принимать во внимание тип сооружения — будь то частный дом, одноэтажное или, наоборот, многоэтажное сооружение или другой вид здания. Во-вторых, для проведения необходимых расчетов, необходимо учитывать еще и количество проживающих (работающих) в этом здании людей. Разумеется, что наряду с типом здания необходимо принимать во внимание еще и такие факторы, как его функциональное предназначение, а также конструкции крыши, стен и полов этого сооружения. Помимо этого учитываются габариты крыш, полов, стен и т.д. И последним фактором, на который необходимо обращать внимание, является температурный режим каждого отдельно взятого помещения в сооружении, где будет производиться расчет тепловой энергии, при этом расчеты никак не зависят от того, что будет потреблять котел в качестве топлива. Использование котла на газе, количество потребления топлива — все эти факторы имеют свое значение.

Если расчеты произвести верно, можно будет с легкостью определить мощность, которую должен иметь котел (его потребление материалов), подобрать необходимое оборудование и получить ТУ.

Расчеты энергии

В первом случае перед тем, как приобрести котел того или иного вида, необходимо произвести определенный тепловой расчет, исходя из которого можно будет подобрать котел. который будет работать наиболее эффективно, и вы сможете получить бесперебойное горячее водоснабжение и хороший обогрев всего сооружения целиком. Мощность будущей отопительной системы определяется достаточно легко. Она представляет собой сумму тепловых затрат на обогрев всего помещения и на другие нужды подобного рода.

Схема организации системы отопления двухэтажного частного дома.

Далеко не каждый котел сможет подойти, а это значит, что необходимо приобретать котел именно такой мощности, который будет работать даже при самых максимальных нагрузках, и при этом срок эксплуатации подобного оборудования не сократится. Для того чтобы добиться необходимых результатов при выборе, необходимо обращать пристальное внимание на этот аспект. Примерно то же касается и выбора оптимального оборудования для отопления помещения в целом. Правильный расчет тепловой энергии не только позволит приобрести те приборы отопления, которые прослужат долго, но и даст возможность немного сэкономить на покупке, а значит, затраты на отопление помещения тоже могут снизиться.

Что касается получения ТУ и согласования на газификацию объекта, то расчет энергии в данном случае является основополагающим фактором. Подобного рода разрешения необходимо получать тогда, когда в качестве топлива предполагается использование природного газа под котел. Чтобы получить документацию такого рода, нужно предоставить показатели годового расхода топлива и сумму мощности отопительных источников (Гкал/час). Разумеется, что получить такую информацию можно только исходя из проведенного расчета тепловой энергии, а затем можно будет приобрести отопительный прибор, который помимо всего прочего сведет к минимуму затраты на отопление. Использование природного газа в качестве топлива под котел сегодня является одним из наиболее популярных способов на отопление помещения.

Первая и вторая формулы для расчета

Схема однотрубной системы отопления.

Основная формула, которую используют для расчета: Qгв=Gгв×(tгв — tхв)/1000= … Гкал, где Qгв является количеством тепловой энергии, Gгв — расход горячей воды, tгв — температура горячей воды, tхв — температура холодной воды (не учитывается количество затрат газа на отопление). Все температуры рассчитываются в данном случае в градусах Цельсия. Может быть использована формула Q_т (кВт/час)=V×DT×K/860 (не учитывается количество затрат газа), где Q_т — тепловая нагрузка на помещение, К — коэффициент расхода тепла всего сооружения, V — объем помещения, а DT — разница между температурами внутри сооружения и снаружи. Благодаря этим формулам количество расхода газа на отопление сможет определить каждый самостоятельно.

Коэффициент расхода тепла напрямую зависит от типа конструкции отапливаемого сооружения, а также от изоляции. Чтобы упростить расчеты, можно использовать следующие значения: К=0,6-0,9, если в помещении имеется сравнительно небольшое количество окон, устройство которых состоит из сдвоенных рам, стены с изоляцией, крыша из хорошего материала и др. Этот коэффициент отображает наивысшую степень теплоизоляции помещения. К=1-1,9 — в том случае, если сооружение, для которого производится расчет, имеет среднюю степень теплоизоляции, то есть небольшое количество окон, стены состоят из двойной кирпичной кладки и т.д. К=2-2,9 — используется, когда уровень теплоизоляции помещения низкий — конструкция состоит не из вышеперечисленных материалов, а из других, из-за чего количество расхода тепла увеличивается. Последний уровень коэффициента — от 3 до 4 — используется, если теплоизоляция полностью отсутствует либо очень плохая.

Расчет тепла снаружи и внутри дома необходимо в этом случае производить исходя из степени комфорта, которую можно будет получить, подключив необходимую тепловую установку. Для определения коэффициента разницы между температурами принято использовать значения, которые определены СНиП 2.04.05-91, а именно: +18 градусов Цельсия должно быть в общественных помещениях и в различных производственных помещениях, +12 градусов должны иметь складские помещения, +5 — гаражи и складские помещения, которым не нужно постоянное обслуживание.

Лучшая формула для расчета

Таблица примеров расчета воды радиаторов в системе отопления.

Источник: http://1poteply.ru/sistemy/raschyot-teplovoj-energii-na-otoplenie.html

Тепловой расчет для приборов отопления

Метод теплового расчета являет собой определение площади поверхности каждого отдельного отопительного прибора, который отдает в помещение тепло. Расчет тепловой энергии на отопление в данном случае учитывает максимальный уровень температуры теплоносителя, который предназначен для тех отопительных элементов, для которых и проводится теплотехнический расчет системы отопления. То есть, в случае если теплоноситель – вода, то берется средняя ее температура в отопительной системе. При этом учитывается расход теплоносителя. Точно также, в случае если теплоносителем является пар, то расчет тепла на отопление использует значение высшей температуры пара при определенном уровне давления в отопительном приборе.

Радиаторы – главный прибор отопления

Методика расчета

Чтобы осуществить расчет теплоэнергии на отопление, необходимо взять показатели теплопотребности отдельного помещения. При этом из данных следует вычесть теплоотдачу теплопровода, который расположен в данном помещении.

Площадь поверхности, отдающей тепло, будет зависеть от нескольких факторов – прежде всего, от типа используемого прибора, от принципа соединения его с трубами и от того, как именно он располагается в помещении. При этом следует отметить, что все эти параметры влияют также на плотность потока тепла, исходящего от прибора.

Теплооотдача приборов отопления

Расчет отопительных приборов системы отопления – теплоотдачу отопительного прибора Q можно определить по следующей формуле:

Однако воспользоваться ею можно только в том случае, если известен показатель поверхностной плотности теплового прибора q_пр (Вт/м 2 ).

Отсюда же можно вычислить и расчетную площадь А_р. При этом важно понимать, что расчетная площадь любого отопительного прибора не зависит от типа теплоносителя.

в которой  Q_np – уровень требуемой для определенного помещения теплоотдачи прибора.

Тепловой расчет отопления учитывает, что для определения теплоотдачи прибора для определенного помещения используется формула:

при этом показатель Q_п – это теплопотребность комнаты, Q_тр – суммарная теплоотдача всех элементов отопительной системы, расположенной в комнате. Расчет тепловой нагрузки на отопление подразумевает, что сюда относится не только радиатор, но и трубы, которые к нему подведены, и транзитный теплопровод (если есть). В данной формуле µ_тр – коэффициент поправки, который предусматривает частичную теплоотдачу системы, рассчитанную на поддержание постоянной температуры в помещении. При этом размер поправки может колебаться в зависимости от того, как именно прокладывались трубы отопительной системы в помещении. В частности – при открытом методе – 0,9; в борозде стены – 0,5; вмурованные в бетонную стену – 1,8.

Источник: http://otoplenie-doma.org/raschet-teplovoj-energii-na-otoplenie.html

Тепловой расчёт системы отопления большинству представляется легким и не требующим особого внимания занятием. Огромное количество людей считают, что те же радиаторы нужно выбирать исходя из только площади помещения: 100 Вт на 1 м.кв. Всё просто. Но это и есть самое большое заблуждение. Нельзя ограничиваться такой формулой. Значение имеет толщина стен, их высота, материал и многое другое. Конечно, нужно выделить час-другой, чтобы получить нужные цифры, но это по силам каждому желающему.

Содержание

Исходные данные для проектирования системы отопления

Чтобы произвести расчет расхода тепла на отопление, нужен, во-первых, проект дома.

План дома позволяет получить практически все исходные данные, которые нужны для определения теплопотерь и нагрузки на отопительную систему

Он должен содержать внутренние и наружные размеры каждого помещения, окон, наружных дверных проёмов. Внутренние двери остаются без внимания, поскольку на тепловые потери они не оказывают никакого влияния.

Во-вторых, понадобятся данные о расположении дома по отношению к сторонам света и районе строительства – климатические условия в каждом регионе свои, и то, что подходит для Сочи, не может быть применено к Анадырю.

В-третьих, собираем информацию о составе и высоте наружных стен и материалах, из которых изготовлены пол (от помещения до земли) и потолок (от комнат и наружу).

После сбора всех данных можно приступать к работе. Расчет тепла на отопление можно выполнить по формулам за один-два часа. Можно, конечно, воспользоваться специальной программой от компании Valtec.

Для расчёта теплопотерь отапливаемых помещений, нагрузки на систему отопления и теплоотдачи от отопительных приборов в программу достаточно внести только исходные данные. Огромное количество функций делают её незаменимым помощником и прораба, и частного застройщика

Она значительно всё упрощает и позволяет получить все данные по тепловым потерям и гидравлическому расчету системы отопления.

Формулы для расчётов и справочные данные

Расчет тепловой нагрузки на отопление предполагает определение тепловых потерь(Тп) и мощности котла (Мк). Последняя рассчитывается по формуле:

• Мк – тепловая производительность системы отопления, кВт;
• Тп – тепловые потери дома;
• 1,2 – коэффициент запаса (составляет 20%).

Двадцатипроцентный коэффициент запаса позволяет учесть возможное падение давления в газопроводе в холодное время года и непредвиденные потери тепла (например, разбитое окно, некачественная теплоизоляция входных дверей или небывалые морозы). Он позволяет застраховаться от ряда неприятностей, а также даёт возможность широкого регулирования режима температур.

Как видно из этой формулы мощность котла напрямую зависит от теплопотерь. Они распределяются по дому не равномерно: на наружные стены приходится порядка 40% от общей величины, на окна – 20%, пол отдаёт 10%, крыша 10%. Оставшиеся 20% улетучиваются через двери, вентиляцию.

Плохо утеплённые стены и пол, холодные чердак, обычное остекление на окнах — всё это приводит к большим потерям тепла, а, следовательно, к увеличению нагрузки на систему отопления. При строительстве дома важно уделить внимание всем элементам, ведь даже непродуманная вентиляция в доме будет выпускать тепло на улицу

Материалы, из которых построен дом, оказывают самое непосредственное влияние на количество потерянного тепла. Поэтому при расчётах нужно проанализировать, из чего состоят и стены, и пол, и всё остальное.

В расчётах, чтобы учесть влияние каждого из этих факторов, используются соответствующие коэффициенты:

• К1 – тип окон;
• К2 – изоляция стен;
• К3 – соотношение площади пола и окон;
• К4 – минимальная температура на улице;
• К5 – количество наружных стен дома;
• К6 – этажность;
• К7 – высота помещения.

Для окон коэффициент потерь тепла составляет:

• обычное остекление – 1,27;
• двухкамерный стеклопакет – 1;
• трёхкамерный стеклопакет – 0,85.

Естественно, последний вариант сохранит тепло в доме намного лучше, чем два предыдущие.

Правильно выполненная изоляция стен является залогом не только долгой жизни дома, но и комфортной температуры в комнатах.  В зависимости от материала меняется и величина коэффициента:

• бетонные панели, блоки – 1,25-1,5;
• брёвна, брус – 1,25;
• кирпич (1,5 кирпича) – 1,5;
• кирпич (2,5 кирпича) – 1,1;
• пенобетон с повышенной теплоизоляцией – 1.

Чем больше площадь окон относительно пола, тем больше тепла теряет дом:

Источник: http://aqua-rmnt.com/otoplenie/raschety/teplovoj-raschet-sistemy-otopleniya.html

Смотрите также:

19 августа 2021 года

Этот термальный дом | Сделай математику

[ Параллельное рассмотрение некоторых из этих материалов появляется в главе 6 учебника «Энергия и человеческие амбиции на конечной планете» (бесплатный). ]

Если вы хотите, чтобы ваш дом более эффективно отражал неприятности на улице (как в жару, так и в холод), что вам следует сделать в первую очередь? Утеплить стены? Утеплить потолок? Крыша? Лучше окна? Устранение тяги? Что имеет наибольший эффект? Хотя у меня, к сожалению, мало практического опыта по ремонту дома (он в моем списке), я, по крайней мере, до понимаю теплопередачу с точки зрения физики / инженерии и могу выполнить некоторые проницательные вычисления.Итак, давайте построим фантастический дом и оценим температурные компромиссы на Теоретическом переулке, 1234.

Тепловой транспорт

Тепло может перемещаться только тремя способами: теплопроводность, , конвекция, и излучение, . Других вариантов нет.

Проводимость

Мощность (энергия в единицу времени), протекающая через материал посредством проводимости, существенно зависит от свойств материала (теплопроводность, κ ), толщины материала, t , площади, A , участвующей в проводимости (между холодной и горячей средой), а разница температур ΔT .Не задумываясь, вы можете построить правильное соотношение для мощности, передаваемой проводимостью, выяснив, как она должна масштабироваться при изменении той или иной переменной: P _cond = κAΔT / t , где κ — это теплопроводность материала, принимаемая в метрической системе единиц Вт / м / ° C. Для многих строительных материалов κ находится в диапазоне 0,1–1 Вт / м / ° C. Лист фанеры в нижней части диапазона ( κ ≈ 0.12, размером 4 × 8 футов или 3 м²; t = 0,019 м (толщина 0,75 дюйма) будет проводить около 19 Вт на градус Цельсия, проходящий через него.

R-стоимость

Строительная промышленность характеризует материалы по их R-значению, которое в США выражается в неудачных единицах фут² · ° F · ч / британских тепловых единиц. Эквивалент СИ — чуть более аккуратный м² · ° C / Вт. Значение R включает толщину, t , в меру, так что тот же материал с удвоенной толщиной получит удвоенное значение R.

Что касается внутренних свойств материала, κ и т , R _US = 5,7 × т / κ в США или, проще говоря, _RI = т / κ за рубежом. Наша прежняя фанера будет характеризоваться как R = 0,9 в США или 0,16 в международном масштабе. Обратите внимание, что значение R не зависит от площади. Чтобы получить поток мощности через поверхность в ваттах, мы заменяем отношение на два абзаца назад на P _cond = 5,7 × AΔT / R _US или P _cond = AΔT / Р _СИ .

Конвекция

Конвекция — это по своей сути просто перенос в движущуюся жидкость, которая затем уносит тепло, просто перемещая его. К любой поверхности в потоке жидкости примыкает пограничный слой жидкости, который прилипает к поверхности, так что тепловой поток контролируется проводимостью через пограничный слой. Для воздуха κ ≈ 0,02 Вт / м / ° C, а толщина пограничного слоя часто составляет порядка нескольких миллиметров, поэтому эффективное значение R (US) находится в районе 1.

Если не считать пограничных слоев, мощность конвекции должна быть пропорциональна открытой площади и разнице температур между кожей и окружающим воздухом. Константа пропорциональности, h , определяет, насколько сильна связь, и эффективно отражает физику пограничного слоя (которая зависит от скорости потока, деталей поверхности и т. Д.). В любом случае получаем соотношение P _conv = hAΔT . Типичные ситуации: ч, ≈ 2 Вт / м² / ° C для поверхностей в помещении («неподвижный» воздух), ч ≈ 5 Вт / м² / ° C для легкого воздуха на открытом воздухе и, возможно, 10 или 20 в ветреную погоду.Если наш кусок фанеры площадью 3 м² имеет комнатную температуру (20 ° C) и помещен на морозный ветер со значением 5 ч , каждая поверхность будет терять энергию со скоростью 300 Вт.

Обратите внимание, что мы можем связать h со значением R в общем уравнении, которое выглядит точно так же, как соотношение проводимости: P = hAΔT = 5,7 × AΔT / R _US , в этом случае мы можем идентифицировать h = 5,7 / R _US = 1 / R _SI . В этом случае легкий воздух на открытом воздухе ( ч = 5) может быть связан с R _US ≈ 1.

Радиация

Каждый объект излучает электромагнитное излучение. При знакомых температурах все это проявляется в средней инфракрасной области, достигая максимума на длине волны 10 микрон и полностью исчезая на 2 микрона (в то время как человеческое зрение составляет 0,4–0,7 микрон). Чистый поток, естественно, от горячего к холодному и подчиняется соотношению: P _рад = Aσ ( ε _h T ⁴ _h — ε _c T ⁴ _c ), где σ = 5.67 × 10 ⁻⁸ Вт / м² / К ⁴ . Коэффициенты ε — это значения коэффициента излучения в диапазоне от 0,0 (блестящий) до 1,0 (тусклый). Температуры должны быть выражены в Кельвинах, так как количество излучения зависит от абсолютной температуры объекта . Индексы обозначают горячие и холодные предметы. Мы не будем обращать внимания на осложнения из-за неоднородной среды.

Итак, наш кусок фанеры при комнатной температуре (293 K) в радиационном контакте с окружающим миром при 0 ° C (273 K) будет видеть около 300 Вт, выходящих с каждой поверхности, если коэффициент излучения предполагается равным почти 1.0. Очень похоже на конвекцию (хорошее практическое правило).

Несколько слов об излучательной способности. У большинства вещей очень высокий коэффициент излучения. Все органическое (дерево, кожа, пластик, краска любого цвета), вероятно, будет иметь коэффициент излучения около 0,95. Ровное стекло с полублестящей (частично отражающей) поверхностью — 0,87. Низко опускаются только блестящие металлы, поэтому в воздуховодах, некоторых изоляционных материалах и термосах используются блестящие поверхности: чтобы выбить канал радиационных потерь тепла.

Досадно, что излучение не просто пропорционально ΔT , а пропорционально разнице между четвертыми степенями температур.Однако для небольших разностей температур в абсолютном масштабе (к счастью, обычное дело) мы можем линеаризовать соотношение (здесь предполагая единичную излучательную способность) до P _рад ≈ 4AσT ³ ΔT , где T в кубической шкале. термин представляет собой типичную температуру, возможно, между горячим и холодным. Обратите внимание, что форма теперь выглядит так же, как конвекция, с 4 σT ³ вместо h . Для приведенных выше примеров, если мы выберем T = 283 K, мы найдем эквивалентное ч -значение 4 σT ³ ≈ 5.1. Опять же, это иллюстрирует схожую величину излучения и конвекции в обычных обстоятельствах. В этом примере линеаризованная аппроксимация находится в пределах процента от правильного ответа, когда средняя точка выбрана в качестве «эталонной» температуры, с отклонением на ~ 10%, если вместо нее используется одна из конечных точек. Поскольку излучение может быть линеаризовано таким образом и выражено как значение h , оно также может быть выражено в терминах эквивалентного значения R.

Вся Энчилада

В реальной ситуации обычно приходится иметь дело со всеми тремя тепловыми путями одновременно.Итак, давайте рассмотрим стену, расположенную между жарким интерьером и холодным свежим фасадом. По опыту, стена будет немного прохладной на ощупь, поэтому из комнаты к стене идет поток тепла через конвекцию и излучение. Сама стена проводит тепло к внешней поверхности. Тогда конвекция и излучение уносят тепло оттуда. В равновесии (и поскольку тепловая энергия не создается и не разрушается в стене), у нас есть такой баланс уравнений, что P _{усл, в} + P _{рад, в} = P _cond = P _{усл, выход} + P _{рад, выход} .

Если мы не будем анализировать температуру поверхности стены внутри и снаружи, мы можем объединить все трубопроводы в единое целое. Можно подумать о каждом пути с точки зрения сопротивления тепловому потоку (что само по себе сродни току в цепи). Это, в первую очередь, происхождение термина «R-ценность». Конвекция и излучение действуют как два резистора, включенных параллельно, последовательно с проводящим элементом.

R-значения для конвекции, излучения и проводимости объединяются как резисторы в цепи, показанной здесь для проводящей стенки, соединяющейся с внутренней и внешней частью посредством конвекции и излучения.Сумма двух входных мощностей равна проводимой мощности, которая равна сумме выходных мощностей.

Обратите внимание, что когда два процесса работают параллельно, разделяя одну и ту же площадь и ΔT , эффективное значение R определяется как P _tot = AΔT / R _eff = P ₁ + P ₂ = AΔT (1 / R ₁ + 1 / R ₂ ), так что 1 / R _eff = (1 / R ₁ + 1 / R ₂ ) .И наоборот, когда два процесса идут последовательно, разделяя один и тот же поток мощности и одну и ту же площадь, но кусочно-разные значения ΔT , мы получаем, что P = AΔT ₁ / R ₁ = AΔT ₂ / R ₂ , так что общее ΔT = ΔT ₁ + ΔT ₂ работает до P (R ₁ + R ₂ ) / A , или P = AΔT / ( ₁ рэндов + _рэндов ), так что _{рэндов eff} = ( ₁ рэндов + ₂ рэндов).Другими словами, значения R просто складываются последовательно, а их обратные значения складываются при параллельном подключении — точно так же, как резисторы в электрической цепи. Обратите внимание, что для наглядности я отказался от раздражающего коэффициента преобразования 5,7 в приведенных выше отношениях, который при желании можно добавить обратно.

Для наглядного примера того, как все это работает, давайте построим стену из цельного листа фанеры ( κ = 0,12 Вт / м / ° C; t = 0,019 м; поэтому R _US = 0,9.У нас будет внутренняя среда с ч = 2 Вт / м² / ° C, T = 20 ° C, и предположим, что температура внутренней стены близка к той же, так что я могу использовать T = 293 K в термине радиационного приближения. В этом случае я вычисляю значения R (US) 2,85 и 1 для конвекции и излучения соответственно (для неподвижного воздуха внутри радиация является здесь более важным каналом). Параллельно они добавляют к эффективному R-значению 0,74. Если внешняя часть нашей «стены» близка к температуре окружающей среды, скажем, 273 K, и небольшой ветер дает нам ч = 10 Вт / м² / ° C, то R-значения равны 0.57 и 1.2 для конвекции и излучения (обратите внимание на изменение роли в более активном воздухе, так что конвекция преобладает). Внешнее сочетание R = 0,39.

Таким образом, наша общая передача тепла через стену имеет три последовательных значения R: 0,74 для передачи тепла в стену, 0,9 для передачи тепла через стену и 0,39 для отвода тепла от внешней поверхности. Суммируя это, мы получаем R _US ≈ 2,03. Для внутреннего и внешнего ΔT = 20 ° C, каждый квадратный метр этой стены будет проводить 5.7 × 20 / 2,03 ≈ 56 Вт.

Реальный

Теперь, когда у нас есть некоторое представление о том, как обращаться с проводимостью, конвекцией и излучением в контексте R-значения, мы можем найти и использовать соответствующие R-значения для обычных строительных материалов. Большую часть информации я получаю с этого очень полезного сайта, многие значения также доступны на сайте Википедии.

Чтобы вычислить эффективное значение R для композитной поверхности, такой как стена со стойками внутри, нужно просто объединить параллельные пути, взвешенные по дробной площади каждой.Например, стена со стойками имеет 15% площади, покрытой стойками, с общим сквозным значением R (включая конвекцию / излучение, называемое «воздушной пленкой») 7,1. Остальные 85% — это изолированный отсек со значением R 15,7. Эффективное значение R равно 1 / R = (0,15 / R _{, шпилька} + 0,85 / R _{, отсек} ), при вычислении R = 13,3. Если бы я не использовал изоляцию, я бы заменил ватин из стекловолокна R = 13 двумя слоями «воздушной пленки» со значением 0,68 (очень похоже на наше значение 0,74, указанное выше).В этом случае 1 / R = (0,15 / 7,1 + 0,85 / 4,1) или R = 4,3. Обратите внимание, что для неизолированных стен стойки имеют большую изоляцию, чем воздушное пространство между ними.

Давайте теперь составим таблицу значений для соответствующих строительных блоков. Разделите _рупий долларов США на 5,7, чтобы получить _{рупий SI} .

Наш скучный дом

Для простоты построим одноэтажный дом квадратной формы. У нас будет скатная крыша с чердаком, и мы рассмотрим фальш-фундамент с ползунком под ним, а также фундамент из плит.Мы украсим дом с каждой стороны двумя окнами среднего размера, а также входной и задней дверью. Что касается размера, мы возьмем что-то близкое к среднему американскому (2700 футов²) и воспользуемся возможностью перейти на метрическую систему, сделав наш дом со стороной 15 м, в результате чего площадь составит 225 м² или 2422 фута². Стены будут иметь высоту 2,5 м (8 футов). Для окон мы сделаем каждое по 1,5 м² (что эквивалентно 16 фут² или 4 × 4 фута). Наши двери будут занимать 2 м² каждая.

Красивый дом для теоретика.

Таким образом, общая площадь стен составляет 134 м², пола и потолка по 225 м², окон 12 м² и дверей 4 м².

Мы вычислим теплопроводность дома в Вт / ° C и назовем это теплопроводностью. Каждый компонент добавляет некоторый бит теплопроводности в соответствии с Q = P / ΔT = 5,7 × A / R _US . Затем их можно добавить для каждого компонента дома.

Используя неизолированные значения для всего и одинарных окон, я получил Q значений в Вт / ° C для стен из 186; потолок (при достаточной вентиляции чердака ставится на температуру окружающей среды): 777; фальшпол: 513; однослойные окна: 75; двери: 8.Итого 1560 Вт / ° C.

Давайте сделаем паузу, чтобы оценить это число в перспективе. Для поддержания температуры в помещении, когда на улице холодно, потребуется 31 кВт мощности или 20 обогревателей. Печь мощностью 75 000 британских тепловых единиц в час эквивалентна 22 кВт и не сможет справиться с этой задачей. А мы еще даже не рассматривали проекты.

Теперь посмотрим на другую крайность и поместим изоляцию R-13 в стены, потолок, под пол и используем лучшие окна, которые только можно купить. Мы снова дадим чердак полностью проветривать и поддерживать температуру наружного воздуха.Теперь получаем стены: 57; потолок: 99; этаж: 103; окна: 17, двери по-прежнему на 4. Суммарная мощность составляет 280 Вт / ° C, что составляет примерно пятую часть от того, что было раньше. Стоимость нагрева / охлаждения также улучшится как минимум в пять раз (в более мягких условиях это будет не так часто). В нашем случае 53% улучшений произошло за счет теплоизоляции потолка, 32% — пола, 10% — стен и 5% — окон. Это предполагает порядок приоритета. Конечно, можно получить еще больший выигрыш при большем количестве изоляции — до тех пор, пока не будут преобладать другие факторы.

Потери пола здесь немного преувеличены, так как простые числа предполагают, что в подлете так же холодно, как и снаружи. В той степени, в которой это не так, цифры немного смягчаются пропорционально относительному повышению температуры. Также бывает, что воздух у пола, вероятно, будет холоднее, чем воздух у потолка, если только внутренний воздух не будет хорошо перемешан. Это также снижает потери тепла через пол в том случае, если на улице холоднее, чем внутри. Тем не менее, вполне вероятно, что изоляция пола принесет заметное улучшение.

Рекомендации по кровле

Возможно, предположение о полностью вентилируемом чердаке вызвало ужас. Если бы я предположил герметичный чердак (другая крайность), потолок и крыша действовали бы последовательно, чтобы получить значение R 3,5 в неизолированном корпусе или 26,2 в изолированном корпусе. Значения теплопроводности тогда составят 366 Вт / ° C и 49 Вт / ° C соответственно. Наши итоговые значения увеличились бы с 1150 Вт / ° C до 232 Вт / ° C. Самый большой выигрыш в этом случае будет заключаться в утеплении пола. Но на самом деле чердак, как правило, ближе к окружающей среде, чем к внутреннему, поэтому изоляция потолка, вероятно, останется наиболее важным шагом.

Предполагая, что чердак вентилируется, большая часть разницы температур внутри и снаружи будет приходиться на потолок, делая изоляционные свойства крыши второстепенными. Но это не учитывает солнечную нагрузку на крышу. Любой, кто испытал жаркий чердак, знает, что вентиляция чердака недостаточна, чтобы крыша не обогревала пространство. Поэтому изоляция крыши может стать важным шагом в средах, где охлаждение является большим потребителем энергии. Для мест, где отопление важнее охлаждения, может быть лучше оставить изоляцию крыши отключенной, чтобы зимнее солнце немного обогревало чердак.

Перекрытие перекрытия

Для плитных полов оценка несколько сложнее, чем для фальшполов. Шестидюймовая бетонная плита сама по себе имеет R-значение около 0,5. Но под плитой грязь. Собирая информацию из нескольких источников (здесь и здесь), я пришел к выводу, что сухая почва имеет теплопроводность около 0,8 Вт / м / ° C и эффективную тепловую толщину (шкала длины, по которой существует температурный градиент) около 0,2 м. Это даст ему R-значение около 1,4 для комбинированного R-значения 1.9 или 2,6 с учетом радиационной / проводящей связи. Но все это может не иметь значения, потому что температура грунта довольно стабильна в течение всего года и может достигать приблизительного равновесия с температурой вашего дома — по крайней мере, вдали от края плиты. Чтобы устранить утечку по сторонам плиты (воздух и земля), сайт в штате Вашингтон предполагает коэффициент потерь 1,2 Вт / ° C на метр периметра или 72 Вт / ° C для нашего прекрасного дома, что не слишком отличается исходя из того, что мы рассчитали для утепленного фальшпола.

Я чувствую сквозняк

Некоторое время назад я оценил тепловые характеристики своего дома (который представляет собой плиточный дом размером примерно на две трети того размера, который мы рассматриваем в этом посте) в контексте отопления, и при этом вычислил, что моему дому требуется 610 Вт. / ° C для нагрева. Чуть позже я посмотрел на характеристики охлаждения и в процессе обнаружил недостаток в моем предыдущем методе анализа. Более полный метод предложил 1465 Вт / ° C. Большая разница! Но не только это, похоже, что мой дом на хуже , чем дом в нашем примере — несмотря на то, что он меньше, имеет изоляцию в стенах, разную степень изоляции на потолке (некоторые из них очень старые и тонкие) и с двойным остеклением. окна практически везде.В моем случае неутешительные тепловые характеристики не приводят к потере энергии, поскольку я обычно не обогреваю и не охлаждаю дом. Но более уютный дом будет удобнее. Так в чем же дело?

Подозреваю сквозняки. У нас есть вентиляторы в нескольких комнатах с минимальной герметизацией, может освещаться весь потолок, возможно, прохудившиеся дверные рамы и заслонка в неиспользуемом камине, который я только что проверил и обнаружил открытым — вероятно, так было с тех пор, как мы купили дом. несколько лет назад!

Насколько важны черновики? Воздух имеет теплоемкость около 1000 Дж / кг / ° C.Каждый кубический метр воздуха (1000 л) имеет массу около 1,25 кг и, следовательно, содержит 1250 Дж энергии на градус разницы температур. Таким образом, если воздух будет поступать с разницей температур 10 ° C со скоростью 0,1 м³ / с (210 кубических футов в минуту), соответствующая скорость переноса тепла будет 1250 Вт.

Рекомендуемая скорость потока требует примерно 4 воздухообмена в час. В нашем воображаемом доме это означает 225 × 2,5 × 4 = 2250 м³ за 3600 секунд, или 0,625 м³ / с, что соответствует примерно 0.8 кг / с или 780 Вт / ° C. Это много! Другой источник рекомендует минимальный расход 1 куб. Фут / мин в минуту на 100 кв. Футов площади, плюс еще 7,5 куб. Футов в минуту, умноженное на количество спален плюс одна. Для нашего модельного дома, предполагающего три спальни, мы получаем минимальную потребность в 54 кубических футов в минуту, что составляет всего 0,026 м³ / с, или одну полную замену каждые шесть часов. Сейчас у нас 32 Вт / ° C, и мы можем конкурировать с нашими изолированными стенами и т. Д. Я считаю, что последний источник более вероятен.

Мне очень пригодилась следующая информация с этого сайта:

В среднем по стране скорость воздухообмена для существующих домов составляет от одного до двух в час и снижается с ужесточением строительных норм и более строгими строительными нормами.Стандартные дома, построенные сегодня, обычно имеют коэффициент воздухообмена от 0,5 до 1,0. Чрезвычайно плотная новая конструкция может обеспечить коэффициент воздухообмена 0,35 или меньше. В большинстве домов с такой низкой интенсивностью воздухообмена есть какая-либо форма механической вентиляции для подачи свежего наружного воздуха и обмена теплом между двумя воздушными потоками.

Чтобы получить представление о том, какой может быть уровень воздухообмена в вашем доме, примите во внимание, что плотный, хорошо герметизированный недавно построенный дом обычно обеспечивает не более 0,6 воздухообмена в час.Достаточно плотный, хорошо построенный старый дом обычно имеет скорость воздухообмена около 1 в час. Немного рыхлый старый дом без штормовых окон и местами с отсутствующим герметиком имеет коэффициент воздухообмена около 2. В довольно свободном, продуваемом сквозняком доме без герметика или уплотнителей и используемых входов коэффициент воздухообмена может достигать 4, а коэффициент воздухообмена В ветхом доме с очень сквозняком скорость воздухообмена может достигать 8.

Черновое уклонение

Я хочу сделать тест на вентиляционную дверь, чтобы проверить сквозняк в моем доме.Идея состоит в том, чтобы герметизировать дом, установить на входной двери большой вентилятор, который вытягивает воздух из дома, и измерить разницу давления в зависимости от скорости выпуска воздуха. Кроме того, когда дом находится под отрицательным давлением, утечки можно обнаружить, прислушиваясь к свистам или шипению, используя источник дыма, и разделить их, поочередно закрывая / герметизируя части дома, чтобы изолировать самые большие проблемы. Как это , а не может быть забавным ?!

Еще один прием, о котором стоит упомянуть, заключается в том, что после ремонта дома все еще можно обеспечить адекватную вентиляцию без полного теплового удара с помощью вентилятора с рекуперацией тепла.Идея состоит в том, чтобы пропустить входящий воздух мимо выходящего воздуха в теплообменнике (например, воздух разделяется тонкой металлической мембраной). К тому времени, когда воздух выходит с обеих сторон, входящий воздух приобретает температуру окружающего воздуха в доме, в то время как отработанный воздух становится во многом похожим на внешний воздух перед выходом. При таком подходе тепловые потери, связанные с воздухообменом, можно сократить в четыре и более раз. Это снизит ранее рассчитанные 32 Вт / ° C до менее 10 и сравняется с оценкой высокопроизводительных окон.

Извлеченные уроки

Тепловые характеристики дома не , что трудно понять , учитывая небольшую предысторию и некоторые соответствующие цифры. Разработанные здесь инструменты позволяют исследовать относительные достоинства новых окон, проектов изоляции, управления вентиляцией и т. Д. Первостепенное значение имеет возможность объединить все три тепловых пути в структуру R-значения, чтобы можно было оценивать и сравнивать композитные конструкции. Приняв единицы измерения Вт / ° C, мы можем быстро понять требования к нагреву для заданной разницы температур или просто использовать число как показатель качества нагрева.

Я рекомендую вам попробовать вычислить теплопроводность вашего дома , учитывая его геометрию и конструкцию. Если вы знаете, сколько киловатт-часов или термов в день вы используете для поддержания определенного значения ΔT , вы можете сравнить теоретическую производительность с измеренной реальностью.

Конечно, на практике все не так просто, как на Теоретическом переулке. Мой дом, например, кажется в три раза хуже, чем стоимость, которую я вычислил, не зная о вентиляции. Воздушный поток здесь является подстановочным знаком, и он действительно может объяснить несоответствие в моем случае — то, что мне нужно исправить.

Просмотров: 1513

Расчет теплопотерь стен | EGEE 102: Энергосбережение и защита окружающей среды

Потери тепла с поверхности стены можно рассчитать, используя любую из трех формул, которые мы рассмотрели в части A этого урока.

Потери тепла через стены, окна, крышу и пол следует рассчитывать отдельно из-за различных значений R для каждой из этих поверхностей. Если R-значение стен и крыши одинаково, сумма площадей стен и крыши может использоваться с одним R-значением.

Пример

Дом в Денвере, Колорадо, имеет 580 футов ² окон (R = 1), 1920 футов ² стен и 2750 футов ² крыши (R = 22). Стены состоят из деревянного сайдинга (R = 0,81), фанеры 0,75 дюйма, теплоизоляции из стекловолокна 3,5 дюйма, полиуретановой плиты 1,0 дюйма и гипсокартона 0,5 дюйма. Рассчитайте потребность дома в отоплении на отопительный сезон, учитывая, что HDD для Денвера составляет 6 100 единиц.

Решение:

Потребность в отоплении дома = Потери тепла из дома в течение всего года.Чтобы рассчитать теплопотери всего дома, нам нужно отдельно рассчитать теплопотери от стен, окон и крыши и сложить все тепловые потери.

Потери тепла от стен:

Площадь стен = 1,920 футов ² , HDD = 6,100, и необходимо рассчитать составное R-значение стены.

Потери тепла от стен = 1 920 футов 2 × 6 100 ° F − дней × 24 часа 20.4ft2 ° FhBtu = 13,78 млн БТЕ
Потери тепла от окон = 580 кв. Футов × 6 100 ° F — дни × 24 часа 1 фут 2 ° F hBtu = 84,91 MMBtu
Потери тепла от крыши = 2750 футов2 × 6100 ° F — дни × 24 часа 22 футов2 ° F hBtu = 18,30 MMBtu

Общие тепловые потери от дома = 13,78 + 84,91 + 18,30 = 116,99 MMBTU в год или потребность в отоплении составляет 116,99 млн BTU в год .

Пример расчета теплопотерь из помещения

Простой пример, примененный к двухквартирному дому

Предпосылки для расчета теплопотерь от собственности описаны на отдельной странице этого сайта. Прежде чем рассматривать этот пример,
Взгляните на страницу о калибровке, чтобы понять основные принципы.

Для этого примера, помимо размеров, указанных на вышеприведенных чертежах, также необходимо знать:

1. Высота всех номеров составляет 8 футов.
2. Все внешние стены представляют собой полости размером 11 дюймов без изоляции.
3. Партийная стена из полнотелого кирпича 9 дюймов.
4. Внутренние стены полностью оштукатурены, кирпич 4,5 дюйма, штукатурка.
5. Пол подвесной брус.
6. Все остекление UVPC с двойным остеклением.
7. Наружная расчетная температура до 30 ° F.
8. Температура в соседнем участке неизвестна, поэтому предположим, что разница температур составляет 5 ° F.
9. Расчетная температура для комнаты — смотрите на этой странице.
10. Большие окна имеют размер 10 футов x 4 фута, меньшие окна — 4 фута x 4 фута.
11. Крыша облицована войлоком с утеплителем 100 мм.
12. План не в масштабе !!

В этом примере мы подробно рассматриваем одноместный номер (холл).

1. Рассмотрим по очереди 4 стены и вычислим площадь каждого типа ткани:
   • Передняя стенка:
     1. Общая стена 14 футов x 8 футов = 112 квадратных футов
     2. Окно 10 футов x 4 фута = 40 квадратных футов
     3. Стена пустотелая So — 112-40 = 72 кв. Фута
   • Стена для вечеринок:
     1. Общая площадь стен 15 футов x 8 футов = 120 квадратных футов
   • Стена в столовую:
     1. На этой стене нет разницы температур, поэтому нет потока тепловой энергии, поэтому нет необходимости рассчитывать площадь.
   • Стена в зал:
     1. Общая стена 15 футов x 8 футов = 120 квадратных футов
     2. Дверь обрабатывается как стенная
   • Площадь потолка и пола:
     1. 15 футов x 14 футов = 210 квадратных футов:
2. Используя приведенные выше цифры, значения U (см. Эту страницу) и температура
   разность по каждой стене / потолку / полу можно рассчитать теплопотери (площадь x значение U x разница температур).
   

   	площадь (кв. Футы)	Значение U	темп. разница	всего
   Передняя стенка: полая стенка	72	0.18	40	518,4
   Окно	40	0,51	40	816
   Party Wall	120	0,38	5	228
   Стенка столовой	–	0.39	0	0
   Стенка зала	120	0,39	10	468
   Потолок	210	0,29	5	304,5
   Этаж	210	0.12	40	1008
   Полная потеря ткани =				3342,9

   Таким образом, общие потери тепла через ткань здания составляют 3345 БТЕ

3. Теперь посчитаем потери тепла из-за воздухообмена.
   • объем помещения = 14 x 15 x 8 = 1,680 кубических футов
     
     воздухообмен = 1 в час (в зависимости от комнаты — см. Эту страницу)
     
     , поэтому потеря тепла из-за воздухообмена составляет
     
     1,680 х 1 х 0.02 x 40 = 1344 БТЕ
4. Складываем результаты 2 и 3 вместе, получаем общую потерю тепла в час:
   • 3345 + 1344 = 4689 БТЕ / час

Это расчеты для салона, теперь необходимо провести расчеты
для всех остальных комнат в доме. Обратите внимание, что если тепловые «потери» происходят через внутренние стены или пол / потолок, одна комната будет
теряет тепло, в то время как другая комната получает его. В расчетах набирающее тепло помещение покажет отрицательные теплопотери.
именно для этой части строительной ткани.

Результаты расчетов для всей комнаты в примере дома показаны на
Правильно.Это указывает количество тепла, которое необходимо произвести в каждой комнате для поддержания расчетной температуры. Нет
только это необходимо для определения подходящего размера радиаторов, это также необходимо для определения размеров труб для водоснабжения.
центральное отопление.

Когда все значения сложены, последняя цифра указывает на
размер котла, необходимый для отопления дома (примечание: не учитывается дополнительное отопление, необходимое для горячего
водная система).

Подробные расчеты для полного дома показаны на другом
страница на этом сайте.

В этих упрощенных расчетах не учитывается тепло, производимое жителями или их жителями.
деятельность (например, приготовление пищи, стирка и т. д.). Его можно изменить, улучшив (т.е. уменьшив) количество воздухообмена путем увеличения
исключение сквозняков, улучшенная изоляция ткани или принятие более низкой расчетной температуры в любой из комнат.

Вообще нет смысла пытаться слишком точно рассчитать показатели теплопотерь, его основная цель
указывает размер требуемых радиаторов и бойлера.Знание этих значений теплопотерь должно гарантировать, что выбранный
радиаторы и бойлер не должны быть ни занижены, ни завышены; некоторое завышение рейтинга будет неизбежным, поскольку окончательный расчет
Цифра не будет полностью соответствовать номинальной мощности любого радиатора или бойлера.

Энергия для отопления дома

Теплоотдача от вашего дома может происходить за счет теплопроводности, конвекции и излучения. Обычно это моделируется с точки зрения теплопроводности, хотя проникновение через стены и вокруг окон может привести к значительным дополнительным потерям, если они плохо герметизированы.Потери излучения можно минимизировать, используя изоляцию с фольгой в качестве радиационного барьера.

Промышленность США по отоплению и кондиционированию воздуха почти полностью использует для своих расчетов старые британские и американские единицы. Для совместимости с обычно встречающимися величинами этот пример будет выражен в этих единицах.

I. Рассчитайте скорость потери стенки в БТЕ в час.

Для комнаты размером 10 на 10 футов с потолком 8 футов, со всеми поверхностями, изолированными до R19, как рекомендовано U.S. Министерство энергетики, с внутренней температурой 68 ° F и наружной температурой 28 ° F:

II. Рассчитайте потери за день при этих температурах.

Потери тепла в день = (674 БТЕ / час) (24 часа) = 16168 БТЕ

Обратите внимание, что это просто потеря через стены. Потери через пол и потолок рассчитываются отдельно и обычно включают разные значения R.

III. Рассчитайте потерю за «градусный день».

Это потеря за день с разницей в один градус между внутренней и внешней температурой.

Если бы условия случая II преобладали в течение всего дня, вам потребовалось бы 40 градусо-дней отопления, и, следовательно, потребовалось бы 40 градусо-дней x 404 БТЕ / градус дня = 16168 БТЕ для поддержания постоянной внутренней температуры.

IV. Рассчитайте теплопотери за весь отопительный сезон.

Типичная потребность в отоплении для отопительного сезона в Атланте, с сентября по май, составляет 2980 градусо-дней (долгосрочное среднее значение).

Типичное количество градусо-дней нагрева или охлаждения для данного географического местоположения обычно можно получить в службе погоды.

V. Рассчитайте потери тепла за отопительный сезон для типичного неизолированного южного дома в Атланте.

Диапазон уровней потерь, указанный Министерством энергетики для неизолированных типовых жилищ, составляет от 15 000 до 30 000 БТЕ / градус в день. Выбирая 25000 БТЕ / градус в день:

VI. Рассчитайте годовую стоимость отопления.

Предположим, что стоимость природного газа составляет 12 долларов за миллион БТЕ в печи, работающей с КПД 70%.

Предположим, что электрический резистивный нагрев с КПД 100% *, 9 / кВтч.

Предположим, электрический тепловой насос с КПД = 3

* 100% -ная эффективность использования электричества в вашем доме для производства тепла — распространенный маркетинговый ход электроэнергетических компаний. Это заблуждение, потому что вам нужно сжечь около 3 единиц первичного топлива, чтобы доставить 1 единицу электроэнергии в дом из-за теплового узкого места в производстве электроэнергии. Таким образом, 100% эффективное использование в вашем доме составляет около 33% эффективности использования основного топлива.

Когда вы отапливаете природным газом, вы используете основное топливо в своем доме, и это явно предпочтительнее, чем использование электрического резистивного отопления, которое является расточительным по сравнению с высококачественной поставляемой электрической энергией. Используя электрический тепловой насос, по крайней мере, на юге США, вы можете получить коэффициент полезного действия около 3. То есть вы закачиваете в дом три единицы тепла, затрачивая всего одну единицу высококачественной электрической энергии. энергия. Это почти компенсирует потери 3: 1 в процессе выработки электроэнергии, о которых говорилось выше.В приведенном выше примере расчетная стоимость электрического теплового насоса значительно дешевле, чем стоимость нагрева природного газа, но это может быть связано с тем, что текущая стоимость природного газа в то время была необычно высокой. За последние 25 лет или около того, отопление с использованием природного газа и электрического теплового насоса оставалось сопоставимым по стоимости.

Возрождение • Калькулятор тепловых потерь

Узнайте, сколько тепла теряется из вашего дома через стены,
крышу, полы и окна, а также сколько вы можете сэкономить, используя разные
виды утепления.

Введите информацию, которую вы знаете заранее, например,
количество комнат, будь то маленькие, средние или большие, и если у вас
окна одинарные или двойные. Возможно, вам придется проверить, насколько толстым
изоляция находится на чердаке, и если у вас сплошная или полая
стены. Калькулятор точно подскажет, сколько тепла теряется
во всех частях вашего дома, сколько это вам стоит, сколько CO2
выбросы, и лучшие формы изоляции для использования.

Надеемся, вам понравится пользоваться калькулятором, и вы найдете его полезным.Хороший
удача!

Приведены примерные значения для типичной трехкомнатной квартиры.
двухквартирный дом.

Годовые потери тепла от вашего дома

кВтч

Что это значит? кВтч (киловатт-час) — это единицы энергии.
Итак, это количество энергии, теряемой через стены и окна
ваш дом каждый год.

Резюме

Применяя хорошую изоляцию, вы можете сократить потери тепла, топлива
счета и выбросы CO2 на

Подробности

Следующие ниже расходы и выбросы основаны на типичном топливе.
цифры.

Потери тепла для дома с существующей изоляцией

Потери тепла для того же дома с лучшей изоляцией, установленной в каждой зоне

Мукти Кумар Митчелл, Северный Девон, февраль 2009 г.

Какова цель HEAC?

В настоящее время широко признано, что выбросы CO2 являются причиной изменения климата.
изменение, которое угрожает природе и цивилизации.Правительство Великобритании
стремится к сокращению национальных выбросов CO2 на 20% за счет
2020. Внутреннее потребление энергии вызывает 25% национальных выбросов, и
отопление использует 90% энергии в доме. Если бы мы все могли сократить наши
теплопотери дома вдвое, что сократит национальные выбросы на 10%. В качестве
как вы увидите на калькуляторе, разрезать не так уж и сложно
потеря тепла из среднего дома вдвое, так как в большинстве старых домов протекает
много энергии! Новые дома строятся по более строгим требованиям и
тратить меньше энергии.Но большинство домов в Британии должны быть
улучшен. Этот калькулятор поможет вам увидеть, какие изменения можно внести в
ваш дом, чтобы уменьшить его теплопотери.

Снижение потерь тепла также экономит деньги. Стоимость энергии растет
по мере того, как мы переходим к более мелким оставшимся месторождениям нефти. Сохранение
тепло снижает потребность в новых источниках энергии, таких как ветряные мельницы или
атомные электростанции, делающие страну более красивым и безопасным местом.

Источники включают:

• DEFRA
• Джеймс Карвилл, Справочник инженера-механика, Баттерворт Хайнеманн, 1993 г.
• Данные для самостоятельной сборки

Мукти Митчелл

Мукти Митчелл — моряк, плотник, дизайнер окружающей среды и пионер низкоуглеродного образа жизни, живущий на берегу моря в Северном Девоне.Он спроектировал и построил революционную микрояхту Explorer с нулевым уровнем выбросов, которая была номинирована на звание «Инновационная лодка года» 2005 года на церемонии IPC Marine Awards, и основал Mitchell Yachts для их производства. В 2007 году он путешествовал по Великобритании, продвигая низкоуглеродный образ жизни при поддержке Его Королевского Высочества принца Уэльского, Джеймса Лавлока, Джонатона Порритта, Зака ​​Голдсмита, Тима Смита, Тони Джунипера, Сатиша Кумара, Кэролайн Лукас, Стивена Тиндейла и Джонатана Димблби.

Калькулятор

БТЕ

Калькулятор БТЕ переменного тока

Используйте этот калькулятор для оценки потребностей в охлаждении типичной комнаты или дома, например для определения мощности оконного кондиционера, необходимого для многоквартирного помещения или центрального кондиционера для всего дома.

Калькулятор БТЕ переменного тока общего назначения или отопления

Это калькулятор общего назначения, который помогает оценить количество БТЕ, необходимое для обогрева или охлаждения помещения. Желаемое изменение температуры — это необходимое повышение / понижение температуры наружного воздуха для достижения желаемой температуры в помещении. Например, в неотапливаемом доме в Бостоне зимой температура может достигать -5 ° F. Чтобы достичь температуры 75 ° F, требуется желаемое повышение температуры на 80 ° F. Этот калькулятор может делать только приблизительные оценки.

Что такое БТЕ?

Британская тепловая единица или BTU — это единица измерения энергии. Это примерно энергия, необходимая для нагрева одного фунта воды на 1 градус по Фаренгейту. 1 БТЕ = 1055 джоулей, 252 калории, 0,293 ватт-часа или энергия, выделяемая при сжигании одной спички. 1 ватт составляет примерно 3,412 БТЕ в час.

БТЕ часто используется в качестве отправной точки для сравнения различных видов топлива. Несмотря на то, что они являются физическими товарами и измеряются соответствующим образом, например, по объему или баррелям, их можно преобразовать в БТЕ в зависимости от содержания энергии или тепла, присущего каждому количеству.БТЕ как единица измерения более полезна, чем физическая величина, из-за внутренней ценности топлива как источника энергии. Это позволяет сравнивать и противопоставлять множество различных товаров с внутренними энергетическими свойствами; например, один из самых популярных — это природный газ к нефти.

БТЕ также можно использовать с практической точки зрения как точку отсчета для количества тепла, которое выделяет прибор; чем выше рейтинг прибора в БТЕ, тем выше его теплопроизводительность. Что касается кондиционирования воздуха в домах, хотя кондиционеры предназначены для охлаждения домов, БТЕ на технической этикетке относятся к тому, сколько тепла кондиционер может удалить из окружающего воздуха.

Размер и высота потолка

Очевидно, что меньшая по площади комната или дом с меньшей длиной и шириной требуют меньшего количества БТЕ для охлаждения / обогрева. Однако объем является более точным измерением, чем площадь для определения использования БТЕ, поскольку высота потолка учитывается в уравнении; каждый трехмерный кубический квадратный фут пространства потребует определенного количества использования БТЕ для охлаждения / нагрева соответственно. Чем меньше объем, тем меньше БТЕ требуется для охлаждения или нагрева.

Ниже приводится приблизительная оценка холодопроизводительности, которая потребуется системе охлаждения для эффективного охлаждения комнаты / дома, основанная только на площади помещения / дома в квадратных футах, предоставленной EnergyStar.губ.

000

000

Состояние изоляции

Термическая изоляция определяется как уменьшение теплопередачи между объектами, находящимися в тепловом контакте или в диапазоне радиационного воздействия.Важность изоляции заключается в ее способности снижать использование БТЕ за счет максимально возможного управления неэффективным ее расходом из-за энтропийной природы тепла — оно имеет тенденцию течь от более теплого к более прохладному, пока не исчезнет разница температур.

Как правило, новые дома имеют лучшую изоляционную способность, чем старые дома, благодаря технологическим достижениям, а также более строгим строительным нормам. Владельцы старых домов с устаревшей изоляцией, решившие модернизировать, не только улучшат способность дома к утеплению (что приведет к более дружественным счетам за коммунальные услуги и более теплым зимам), но также оценят ценность своих домов.

R-значение — это обычно используемая мера теплового сопротивления или способности теплопередачи от горячего к холодному через материалы и их сборку. Чем выше R-показатель определенного материала, тем более он устойчив к теплопередаче. Другими словами, при покупке утеплителя для дома продукты с более высоким значением R лучше изолируют, хотя обычно они дороже.

Принимая решение о правильном вводе условий изоляции в калькулятор, используйте обобщенные допущения.Бунгало на пляже, построенное в 1800-х годах без ремонта, вероятно, следует отнести к категории бедных. Трехлетний дом в недавно построенном поселке, скорее всего, заслуживает хорошей оценки. Окна обычно имеют более низкое тепловое сопротивление, чем стены. Следовательно, комната с большим количеством окон обычно означает плохую изоляцию. По возможности старайтесь устанавливать стеклопакеты для улучшения теплоизоляции.

Требуемое повышение или понижение температуры

Чтобы найти желаемое изменение температуры для ввода в калькулятор, найдите разницу между неизменной наружной температурой и желаемой температурой.Как правило, температура от 70 до 80 ° F является комфортной температурой для большинства людей.

Например, дом в Атланте может захотеть определить использование БТЕ зимой. Зимой в Атланте обычно бывает около 45 ° F с шансом иногда достигать 30 ° F. Желаемая температура обитателей — 75 ° F. Следовательно, желаемое повышение температуры будет 75 ° F — 30 ° F = 45 ° F.

Дома в более суровых климатических условиях, очевидно, потребуют более радикальных изменений температуры, что приведет к увеличению использования БТЕ.Например, для обогрева дома зимой на Аляске или охлаждения дома летом в Хьюстоне потребуется больше БТЕ, чем для отопления или охлаждения дома в Гонолулу, где температура обычно держится около 80 ° F круглый год.

Прочие факторы

Очевидно, что размер и пространство дома или комнаты, высота потолка и условия изоляции очень важны при определении количества БТЕ, необходимого для обогрева или охлаждения дома, но следует учитывать и другие факторы:

• Количество жителей, проживающих в жилых помещениях.Тело человека рассеивает тепло в окружающую атмосферу, поэтому требуется больше БТЕ для охлаждения и меньше БТЕ для обогрева комнаты.
• Постарайтесь разместить конденсатор кондиционера в самой тенистой стороне дома, обычно к северу или востоку от него. Чем больше конденсатор подвергается воздействию прямых солнечных лучей, тем тяжелее он должен работать из-за более высокой температуры окружающего воздуха, который потребляет больше БТЕ. Помещение его в более тенистое место не только повысит эффективность, но и продлит срок службы оборудования.Можно попробовать разместить вокруг конденсатора тенистые деревья, но имейте в виду, что конденсаторам также необходим хороший окружающий воздушный поток для максимальной эффективности. Убедитесь, что соседняя растительность не мешает конденсатору, не блокируя поток воздуха в агрегат и не перекрывая его.
• Размер конденсатора кондиционера. Единицы слишком большие, крутые дома слишком быстро. Следовательно, они не проходят запланированные циклы, которые были специально разработаны для работы вне завода. Это может сократить срок службы кондиционера.С другой стороны, если агрегат слишком мал, он будет работать слишком часто в течение дня, а также переутомляясь до истощения, потому что он не используется эффективно, как предполагалось.
• Потолочные вентиляторы могут помочь снизить потребление БТЕ за счет улучшения циркуляции воздуха. Любой дом или комната могут стать жертвой мертвых зон или определенных участков с неправильной циркуляцией воздуха. Это может быть задний угол гостиной за диваном, ванная без вентиляции и большого окна или прачечная. Термостаты, помещенные в мертвые зоны, могут неточно регулировать температуру в доме.Работающие вентиляторы могут помочь равномерно распределить температуру по всей комнате или дому.
• Цвет крыш может повлиять на использование БТЕ. Более темная поверхность поглощает больше лучистой энергии, чем более светлая. Даже грязно-белые крыши (с заметно более темными оттенками) по сравнению с более новыми, более чистыми поверхностями привели к заметным различиям.
• Снижение эффективности отопителя или кондиционера со временем. Как и у большинства бытовых приборов, эффективность обогревателя или кондиционера снижается по мере использования.Кондиционер нередко теряет 50% или более своей эффективности при работе с недостаточным количеством жидкого хладагента.
• Форма дома. В длинном узком доме больше стен, чем в квадратном доме такой же площади, что означает потерю тепла.

Узнать | OpenEnergyMonitor

Теплопотери строительной ткани, теплопроводность и коэффициент теплопроводности

Тепловые потери строительной ткани — это потери тепла через такие элементы здания, как стены, окна, полы, крыши, двери и т. Д.

Строительные элементы состоят из материалов, а теплопроводность материала называется значением k. Единицы измерения — Вт / м · К (ватт на метр-Кельвин). Кельвин как единица не имеет ничего общего с присвоением значения k.

В соответствии с фундаментальными физическими обозначениями, Вт — это количество энергии в единицу времени.
1 ватт равен 1 джоуля в секунду. W = Дж / с.

Потери тепла для области, например стены, рассчитываются с использованием U-значений. Значение U — это значение k, умноженное на толщину или глубину d.2.K

Стена 10 метров в длину и 2,6 метра в высоту.

0,032 * 10 * 2,6 = 0,832 Вт / К

Это означает, что на каждый градус Кельвина или градуса Цельсия будет передаваться 0,832 Вт тепловой энергии.

Стандартное уравнение теплопроводности, которое дает нам величину теплопередачи при заданной разнице температур, приведено здесь:

  Тепловые потери = k x A x (Ti - Te) / d

k = теплопроводность материала элемента
A = площадь поверхности элемента
Ti = внутренняя температура
Te = внешняя температура
d = толщина или глубина элемента

Стена из тюков соломы является частью здания с внутренней целевой температурой 20 ° C.Температура на улице -10 ° C. Таким образом, разница температур Ti-Te составляет 30 ° C.
0,832 * 30 = 24,96 Вт теряется через стену.  

Теплообмен имеет направление. В британских домах мы обычно стремимся минимизировать потери тепла, как описано выше. То, как мы составляем уравнение, означает, что положительный результат будет означать потерь тепла , но в сценарии, где разница температур отрицательная, это может означать отрицательный результат и может означать, что тепло поступает в наше здание, возможно, вместо этого потребуется охлаждение. отопления.

Разница температур иногда обозначается как ΔT (дельта T).

Другой пример:

Представьте себе объект, который представляет собой полый куб из однородного материала, без окон, без отверстий, без сквозняков, просто простой полый куб.

Допустим, этот кубический дом-объект сделан только из минеральной изоляции толщиной 100 мм, с внутренними размерами: 7 м в ширину, 7 м в длину и 7 м в высоту.

Наш дом в форме куба расположен в климате без ветра или солнечной энергии, только при стабильной температуре наружного воздуха 12 ° C круглый год.

Сколько энергии потребуется, чтобы поддерживать в этом гипотетическом доме стабильную температуру 21C?

По мере того, как мы отапливаем дом, тепло будет перемещаться от более горячего внутреннего воздуха через стены к более холодному внешнему воздуху посредством теплопроводности, и поэтому уравнение, которое нам нужно, является уравнением фундаментальной физики для теплопроводности.

  H = (кА / л) x (Ti - Te)  

Посетите отличный сайт по гиперфизике, чтобы узнать больше об уравнении теплопроводности и всей остальной физике.

Таблица Википедии о теплопроводности материалов сообщает нам, что минеральная изоляция имеет теплопроводность 0,04 Вт / мК. Мы можем принять площадь материала за внутреннюю область нашего кубического домика (представьте, что складываете кубический дом так, чтобы у нас была только эта одномерная стена площадью A и толщиной l), конечно, есть разница между внутренним пространством. площадь и внешняя область нашего кубического дома, но давайте вернемся к нему позже и возьмем внутреннюю область, которая сейчас составляет:

  7 м x 7 м x 6 поверхностей = 294 м2  

Подставляя числа в уравнение теплопроводности, получаем:

  H = (0.04 x 294 / 0,1) x (21-12) = 1058 Вт  

Итак, мы обнаружили, что нам понадобится довольно стандартный обогреватель мощностью 1 кВт, чтобы поддерживать температуру в нашем кубическом доме на 21 ° C.
1058 Вт в непрерывном режиме будет составлять 25 кВт / ч в день и 9268 кВт / ч в год.

Потери тепла через элементы здания — один из краеугольных камней энергетической модели здания. Но в таких моделях, как SAP, это обычно не называют уравнением теплопроводности, и теплопроводность материала не является обычной отправной точкой. Вместо этого такие модели, как SAP, начинаются с U-значения строительных элементов и уравнения, которое выглядит следующим образом:

  Теплопотери = коэффициент теплопередачи x площадь x разница температур  

Для элемента, изготовленного из единого однородного материала, величина U — это просто теплопроводность материала k, деленная на его толщину.Но строительные элементы лишь иногда представляют собой единый однородный материал; Строительный элемент также может представлять собой сборку из различных материалов, например, деревянную каркасную стену с изоляцией, мембранами и воздухом внутри. Физический процесс теплопередачи через элемент также может представлять собой смесь кондуктивного, конвективного и лучистого теплопереноса.

В случае, когда материал однороден, потеря тепла через уравнение для элемента здания совпадает с основным уравнением для теплопроводности, а значение U — это просто часть k / l, объединенная в одну константу.

Следовательно, коэффициент теплопроводности нашей 100-миллиметровой стены из минеральной изоляции будет:

  Коэффициент U = k / l = 0,04 / 0,1 = 0,4 Вт / м2. К.  

Если у вас есть композит из материалов, например слой дерева, а затем слой изоляции, можно рассчитать общее значение U таким же образом, как мы рассчитываем эквивалентное сопротивление параллельных резисторов в электронике.

Для получения дополнительной информации о U-значениях см. Определение и расчет U-значений RIBA.

.