Beregning af effekten af en varmekedel efter husets område og under hensyntagen til varmetab: formler

Anmodning, i kommentarer
skriv kommentarer, tilføjelser.

Huset mister varme gennem de lukkede strukturer (vægge, vinduer, tag, fundament), ventilation og dræning. De vigtigste varmetab går gennem de omgivende strukturer - 60–90% af alle varmetab.

Beregning af varmetabet derhjemme er i det mindste nødvendigt for at vælge den rigtige kedel. Du kan også estimere, hvor mange penge der skal bruges på opvarmning i det planlagte hus. Her er et eksempel på beregning af en gaskedel og en elektrisk. Takket være beregningerne er det også muligt at analysere isoleringens økonomiske effektivitet, dvs. for at forstå, om omkostningerne ved installation af isolering betaler sig med brændstoføkonomi i løbet af isoleringens levetid.

Varmetab gennem lukkede strukturer

Jeg vil give et eksempel på beregning af ydervæggene i et to-etagers hus.

1) Vi beregner modstanden mod varmeoverførsel af væggen ved at dividere materialets tykkelse med dets varmeledningsevne. For eksempel, hvis væggen er bygget af varm keramik 0,5 m tyk med en varmeledningskoefficient på 0,16 W / (m × ° C), så deler vi 0,5 med 0,16:
0,5 m / 0,16 W / (m × ° C) = 3,125 m2 × ° C / W

De termiske ledningsevne koefficienter for byggematerialer kan findes her.

2) Vi beregner det samlede areal af de ydre vægge. Her er et forenklet eksempel på et firkantet hus:
(10 m bred x 7 m høj x 4 sider) - (16 vinduer x 2,5 m2) = 280 m2 - 40 m2 = 240 m2

3) Vi deler enheden med modstanden mod varmeoverførsel og opnår derved varmetab fra en kvadratmeter af væggen med en grad af temperaturforskel.
1 / 3.125 m2 × ° C / W = 0,32 W / m2 × ° C

4) Vi beregner varmetabet på væggene. Vi multiplicerer varmetabet fra en kvadratmeter af væggen med væggearealet og med forskellen i temperatur inde i huset og udenfor. For eksempel, hvis indersiden er + 25 ° C, og ydersiden er –15 ° C, så er forskellen 40 ° C.
0,32 W / m2 × ° C × 240 m2 × 40 ° C = 3072 W

Dette tal er varmetabet på væggene. Varmetab måles i watt, dvs. dette er varmetabskraften.

Læs også: Kombinerede elektriske trækedler til et privat hus

5) I kilowatt-timer er det mere praktisk at forstå betydningen af varmetab. På 1 time går termisk energi gennem vores vægge ved en temperaturforskel på 40 ° C:
3072 W × 1 h = 3.072 kW × h

Energi forbruges på 24 timer:

3072 W × 24 h = 73,728 kW × h

Det er klart, at vejret er anderledes i opvarmningsperioden, dvs. temperaturforskellen ændres hele tiden. For at beregne varmetabet for hele opvarmningsperioden skal du derfor multiplicere i trin 4 med den gennemsnitlige temperaturforskel for alle dage i opvarmningsperioden.
For eksempel var den gennemsnitlige temperaturforskel i rummet og udvendigt i 7 måneder af opvarmningsperioden 28 grader, hvilket betyder varmetab gennem væggene i løbet af disse 7 måneder i kilowatt-timer:

0,32 W / m2 × ° C × 240 m2 × 28 ° C × 7 måneder × 30 dage × 24 timer = 10838016 W × h = 10838 kW × h

Antallet er ret "håndgribeligt". For eksempel, hvis opvarmningen var elektrisk, kan du beregne, hvor mange penge der ville blive brugt på opvarmning ved at gange det resulterende antal med prisen på kWh. Du kan beregne, hvor mange penge der blev brugt til opvarmning med gas ved at beregne omkostningerne til kWh energi fra en gaskedel. For at gøre dette skal du kende prisen på gas, gassens forbrændingsvarme og kedelens effektivitet.

Forresten, i den sidste beregning, i stedet for den gennemsnitlige temperaturforskel, antallet af måneder og dage (men ikke timer, vi forlader uret), var det muligt at bruge graddagen for opvarmningsperioden - GSOP, nogle oplysninger om GSOP er her. Du kan finde den allerede beregnede GSOP for forskellige byer i Rusland og multiplicere varmetabet fra en kvadratmeter med murområdet ved hjælp af disse GSOP og med 24 timer efter at have modtaget varmetab i kW * h.

På samme måde som vægge skal du beregne værdierne for varmetab for vinduer, hoveddør, tag, fundament. Så tilføj alt, så får du værdien af varmetab gennem alle de omgivende strukturer. For vinduer er det forresten ikke nødvendigt at finde ud af tykkelsen og varmeledningsevnen, normalt er der allerede en færdiglavet modstand mod varmeoverførsel af en glasenhed beregnet af producenten.For gulvet (i tilfælde af et pladefundament) vil temperaturforskellen ikke være for stor, jorden under huset er ikke så kold som udeluften.

Varmeisolerende egenskaber ved lukkede strukturer

I henhold til de lukkende konstruktions varmeisoleringsegenskaber er der to kategorier af bygninger med hensyn til energieffektivitet:

Klasse C. Afviger i normal præstation. Denne klasse inkluderer gamle bygninger og en væsentlig del af nye bygninger i lave bygninger. Et typisk mur- eller bjælkehus vil være klasse C.
Klasse A. Disse huse har en meget høj energieffektivitetsvurdering. Moderne varmeisolerende materialer anvendes i deres konstruktion. Alle bygningskonstruktioner er designet på en sådan måde, at varmetabet minimeres.

At vide, hvilken kategori huset hører til under hensyntagen til de klimatiske forhold, kan du begynde beregningerne. At bruge specielle programmer til dette eller at gøre med "gammeldags" metoder og tælle med pen og papir er det op til ejeren af huset. Varmeoverføringskoefficienten for bygningskonvolutten kan beregnes ved hjælp af tabelformede metoder.

Ved at vide, hvilke materialer der blev brugt til konstruktion og isolering af huset, hvilke dobbeltvinduer der var installeret (nu er der mange energibesparende muligheder på markedet), kan du finde alle de nødvendige indikatorer i specielle tabeller.

Varmetab gennem ventilation

Det omtrentlige volumen af tilgængelig luft i huset (jeg tager ikke højde for volumen af indvendige vægge og møbler):

10 m х 10 m х 7 m = 700 m3

Lufttæthed ved en temperatur på + 20 ° C 1.2047 kg / m3. Specifik luftkapacitet 1.005 kJ / (kg × ° C). Luftmasse i huset:

700 m3 × 1,2047 kg / m3 = 843,29 kg

Lad os sige, at al luft i huset skifter 5 gange om dagen (dette er et omtrentligt antal). Med en gennemsnitlig forskel mellem de interne og eksterne temperaturer på 28 ° C i hele opvarmningsperioden, forbruges varmeenergi i gennemsnit pr. Dag til opvarmning af den indkommende kolde luft:

Læs også: Varmeforsyningsmuligheder for et landsted

5 × 28 ° C × 843,29 kg × 1,005 kJ / (kg × ° C) = 118,650,903 kJ

118.650,903 kJ = 32,96 kWh (1 kWh = 3600 kJ)

De der. i fyringssæsonen, med en femdoblet luftudskiftning, mister huset gennem ventilation i gennemsnit 32,96 kWh varmeenergi om dagen. I 7 måneder efter opvarmningsperioden vil energitab være:

7 x 30 x 32,96 kWh = 6921,6 kWh

Beregning af varmetab i et privat hus med eksempler

For at dit hus ikke skal vise sig at være en bundløs pit for opvarmningsomkostninger, foreslår vi at studere de grundlæggende retninger inden for varmteknisk forskning og beregningsmetode.

Uden foreløbig beregning af termisk permeabilitet og fugtophobning går hele essensen af boligkonstruktion tabt.

Fysik i varmekonstruktionsprocesser

Forskellige områder af fysikken har meget til fælles ved at beskrive de fænomener, de studerer. Således er det inden for varmekonstruktion: de principper, der beskriver termodynamiske systemer, resonerer klart med fundamentet for elektromagnetisme, hydrodynamik og klassisk mekanik. Når alt kommer til alt taler vi om at beskrive den samme verden, så det er ikke overraskende, at modeller af fysiske processer er kendetegnet ved nogle fælles træk inden for mange forskningsområder.

De bedste publikationer i Telegram-kanalen Econet.ru. Abonner!

Essensen af termiske fænomener er let at forstå. Temperaturen på et legeme eller graden af dets opvarmning er intet andet end et mål for intensiteten af vibrationer af de elementære partikler, der udgør dette legeme. Når to partikler kolliderer, overføres naturligvis den med højere energiniveau energi til partiklen med lavere energi, men aldrig omvendt.

Dette er imidlertid ikke den eneste måde at udveksle energi på; transmission er også mulig ved hjælp af mængder af termisk stråling.I dette tilfælde bevares det grundlæggende princip nødvendigvis: et kvante, der udsendes af et mindre opvarmet atom, er ikke i stand til at overføre energi til en varmere elementær partikel. Den reflekterer simpelthen fra den og forsvinder enten sporløst eller overfører sin energi til et andet atom med mindre energi.

Termodynamik er god, fordi processerne i den er absolut visuelle og kan fortolkes under dække af forskellige modeller. Det vigtigste er at overholde grundlæggende postulater såsom loven om energioverførsel og termodynamisk ligevægt. Så hvis din idé overholder disse regler, kan du nemt forstå teknikken til varmekonstruktionsberegninger ude og ude.

Læs også: Ubådskraftsystemer

Begrebet modstand mod varmeoverførsel

Et materiales evne til at overføre varme kaldes termisk ledningsevne. Generelt er det altid højere, jo større densitet af stoffet og jo bedre er dets struktur tilpasset til at transmittere kinetiske svingninger.

Mængden, der er omvendt proportional med varmeledningsevnen, er termisk modstand. For hvert materiale får denne egenskab unikke værdier afhængigt af struktur, form og en række andre faktorer. For eksempel kan effektiviteten af varmeoverførsel i materialetykkelsen og i zonen for deres kontakt med andre medier variere, især hvis der mindst er et minimum mellemlag af stof i en anden samlet tilstand mellem materialerne. Termisk modstand udtrykkes kvantitativt som temperaturforskellen divideret med varmestrømningshastigheden:

Rt = (T2 - T1) / P

Hvor:

Rt - sektionens termiske modstand, K / W;
T2 - temperatur i begyndelsen af sektionen, K;
T1 er temperaturen i enden af sektionen, K;
P - varmestrøm, W.

I forbindelse med beregning af varmetab spiller termisk modstand en afgørende rolle. Enhver indesluttet struktur kan repræsenteres som en plan-parallel hindring for varmestrømningsstien. Dens samlede termiske modstand består af modstandene i hvert lag, mens alle skillevægge føjes til en rumlig struktur, som faktisk er en bygning.

Rt = l / (λ S)

Hvor:

Rt - termisk modstand af kredsløbssektionen, K / W;
l er længden af varmekredssektionen, m;
λ - koefficient for materialets varmeledningsevne, W / (m · K);
S - områdets tværsnitsareal, m2.

Faktorer, der påvirker varmetab

Termiske processer korrelerer godt med elektriske processer: temperaturforskellen fungerer i rollen som spænding, varmestrømmen kan betragtes som strømstyrken, men for modstand behøver du ikke engang at opfinde din egen betegnelse. Også begrebet mindst modstand, der vises i varmekonstruktion som koldbroer, er også fuldt gyldigt.

Hvis vi betragter et vilkårligt materiale i sektionen, er det ret let at etablere varmestrømningsstien på både mikro- og makroniveau. Som den første model vil vi tage en betonvæg, hvor der af teknologisk nødvendighed gennem fastgørelser er lavet med stålstænger af en vilkårlig sektion. Stål leder varme noget bedre end beton, så vi kan skelne mellem tre hovedvarmestrømme:

gennem tykkelsen af beton
gennem stålstænger
fra stålstænger til beton

Den sidste varmestrømningsmodel er den mest interessante. Da stålstangen opvarmes hurtigere, vil der være en temperaturforskel mellem de to materialer tættere på ydersiden af væggen. Således "pumper" stål ikke kun varme ud af sig selv, det øger også varmeledningsevnen for de tilstødende masser af beton.

I porøse medier foregår termiske processer på en lignende måde. Næsten alle byggematerialer består af en forgrenet bane af fast stof, hvor mellemrummet er fyldt med luft.

Hovedlederen for varme er således et fast, tæt materiale, men på grund af den komplekse struktur viser stien, langs hvilken varmen udbreder sig, at være større end tværsnittet. Således er den anden faktor, der bestemmer termisk modstand, heterogeniteten af hvert lag og bygningskonvolutten som helhed.

Den tredje faktor, der påvirker varmeledningsevne, er ophobning af fugt i porerne. Vand har en termisk modstand 20-25 gange lavere end luftens, så hvis det fylder porerne, bliver materialets samlede varmeledningsevne endnu højere, end hvis der overhovedet ikke var nogen porer. Når vand fryser, bliver situationen endnu værre: varmeledningsevne kan øges op til 80 gange. Fugtkilden er normalt rumluft og nedbør. Følgelig er de tre hovedmetoder til håndtering af dette fænomen ekstern vandtætning af vægge, anvendelse af dampbeskyttelse og beregning af fugtophobning, som nødvendigvis udføres parallelt med forudsigelse af varmetab.

Differentierede beregningsordninger

Den enkleste måde at bestemme mængden af varmetab i en bygning er at tilføje varmestrømmen gennem de strukturer, der udgør bygningen. Denne teknik tager fuldt ud hensyn til forskellen i strukturen af forskellige materialer såvel som varmestrømmen gennem dem og i knudepunkterne for det ene plan til det andet. En sådan dikotom tilgang forenkler opgaven i høj grad, fordi forskellige indesluttende strukturer kan variere markant i design af termiske beskyttelsessystemer. I en separat undersøgelse er det derfor lettere at bestemme mængden af varmetab, fordi der til dette er forskellige beregningsmetoder tilvejebragt:

For vægge er varmelækager kvantitativt lig med det samlede areal ganget med forholdet mellem temperaturforskellen og den termiske modstand. I dette tilfælde skal orienteringen af væggene mod kardinalpunkterne tages i betragtning for at tage hensyn til deres opvarmning om dagen såvel som ventilationen af bygningskonstruktioner.
For gulve er teknikken den samme, men den tager højde for tilstedeværelsen af et loftsrum og dets driftsform. Også stuetemperaturen tages som en værdi 3-5 ° C højere, den beregnede fugtighed øges også med 5-10%.
Varmetab gennem gulvet beregnes zonalt og beskriver bælterne langs bygningens omkreds. Dette skyldes, at temperaturen på jorden under gulvet er højere i midten af bygningen sammenlignet med fundamentdelen.
Varmestrømmen gennem ruden bestemmes af vinduespasdataene, du skal også tage højde for typen af anlæg af vinduerne til væggene og dybden af skråningerne.

Q = S (ΔT / Rt)

Hvor:

Q - varmetab, W;
S - vægareal, m2;
ΔT er forskellen mellem temperaturer i og uden for rummet, ° С;
Rt - modstandsdygtighed over for varmeoverførsel, m2 ° С / W.

Beregningseksempel

Inden vi går videre til et demoeksempel, lad os besvare det sidste spørgsmål: hvordan man korrekt beregner den integrerede termiske modstand af komplekse flerlagsstrukturer? Dette kan selvfølgelig gøres manuelt, da der ikke er så mange typer bærende baser og isoleringssystemer, der anvendes i moderne konstruktion. Det er dog ret vanskeligt at tage højde for tilstedeværelsen af dekorative finish, interiør og facadepuds såvel som indflydelsen af alle transienter og andre faktorer; det er bedre at bruge automatiserede beregninger. En af de bedste netværksressourcer til sådanne opgaver er smartcalc.ru, som derudover tegner et dugpunktskiftdiagram afhængigt af klimatiske forhold.

Læs også: Varmesystem for en lejlighed i en lejlighedskompleks

Lad os for eksempel tage en vilkårlig bygning efter at have studeret beskrivelsen af hvilken læseren vil være i stand til at bedømme det sæt initialdata, der kræves til beregningen. Der er et etagers hus med en regelmæssig rektangulær form med dimensioner på 8,5 x 10 m og en lofthøjde på 3,1 m, der ligger i Leningrad-regionen.

Huset har et uisoleret gulv på jorden med brædder på træstammer med et luftspalte, gulvhøjden er 0,15 m højere end markplanlægningen på stedet. Vægmateriale - slagge, monolit 42 cm tyk med indvendigt cementkalk på op til 30 mm tykt og udvendigt slaggcementgips af typen "pelsbelægning" op til 50 mm tykt. Det samlede glasareal er 9,5 m2, en dobbeltkammer-dobbeltrudeenhed i en varmebesparende profil med en gennemsnitlig termisk modstand på 0,32 m2 ° C / W bruges som vinduer.

Overlappingen er lavet på træbjælker: bunden er pudset på helvedesild, fyldt med højovnsslagge og dækket med et lerret på toppen, over loftet er der en koldt loft. Opgaven med at beregne varmetab er dannelsen af et vægbeskyttelsessystem.

Etage

Det første trin er at bestemme varmetabet gennem gulvet. Da deres andel i den samlede varmeudstrømning er den mindste, og også på grund af et stort antal variabler (tæthed og jordtype, frysedybde, fundamentets massivitet osv.), Udføres beregningen af varmetab i henhold til til en forenklet metode ved anvendelse af den reducerede varmeoverførselsmodstand. Langs bygningens omkreds, startende fra kontaktlinjen med jordoverfladen, er der beskrevet fire zoner - omgivende striber 2 meter brede.

For hver af zoner tages dens egen værdi af den reducerede varmeoverførselsmodstand. I vores tilfælde er der tre zoner med et areal på 74, 26 og 1 m2. Forveks ikke med den samlede sum af zonenes arealer, der er mere end bygningens areal med 16 m2, årsagen til dette er den dobbelte genberegning af krydsningsstrimlerne i den første zone i hjørnerne, hvor varmetabet er meget højere sammenlignet med sektionerne langs væggene. Ved anvendelse af varmeoverførselsmodstandsværdierne på 2,1, 4,3 og 8,6 m2 ° C / W for zone 1 til 3, bestemmer vi varmestrømmen gennem hver zone: henholdsvis 1,23, 0,21 og 0,05 kW ...

Vægge

Ved hjælp af terrændataene såvel som materialerne og tykkelsen af de lag, der danner væggene, på ovennævnte smartcalc.ru-service, skal du udfylde de relevante felter. Ifølge beregningsresultaterne viser varmeoverførselsmodstanden sig at være 1,13 m2 · ° C / W, og varmestrømmen gennem væggen er 18,48 W pr. Kvadratmeter. Med et samlet vægareal (eksklusive ruder) på 105,2 m2 er det samlede varmetab gennem væggene 1,95 kWh. I dette tilfælde vil varmetabet gennem vinduerne udgøre 1,05 kW.

Overlapning og tag

Beregningen af varmetab gennem loftsbunden kan også udføres i online-regnemaskinen ved at vælge den ønskede type lukkende strukturer. Som et resultat er gulvmodstanden mod varmeoverførsel 0,66 m2 ° C / W, og varmetabet er 31,6 W pr. Kvadratmeter, det vil sige 2,7 kW fra hele den omgivende struktur.

Samlet samlet varmetab ifølge beregninger er 7,2 kWh. Med en tilstrækkelig lav kvalitet af bygningskonstruktioner er denne indikator naturligvis meget lavere end den virkelige. Faktisk er en sådan beregning idealiseret, den tager ikke højde for specielle koefficienter, luftstrøm, konvektionskomponent af varmeoverførsel, tab gennem ventilation og indgangsdøre.

Faktisk kan reelle varmetab være 2 eller endda 3 gange højere på grund af installation af vinduer af dårlig kvalitet, manglende beskyttelse ved anlægget af taget til Mauerlat og dårlig vandtætning af væggene fra fundamentet. Ikke desto mindre hjælper selv grundlæggende varmetekniske studier med at afgøre, om strukturer i et hus under opførelse vil opfylde hygiejnestandarder i det mindste i den første tilnærmelse.

Endelig vil vi give en vigtig anbefaling: Hvis du virkelig ønsker at få en fuldstændig forståelse af en bestemt bygnings termiske fysik, skal du bruge en forståelse af de principper, der er beskrevet i denne gennemgang og speciallitteratur. For eksempel kan Elena Malyavinas referencebog "Varmetab af en bygning" være en meget god hjælp i denne sag, hvor specificiteten af varmekonstruktionsprocesser er forklaret i detaljer, links til de nødvendige lovgivningsmæssige dokumenter er givet samt eksempler af beregninger og alle de nødvendige referenceoplysninger. Udgivet af econet.ru

Hvis du har spørgsmål om dette emne, så spørg specialisterne og læserne af vores projekt her.

Varmetab gennem kloakken

I opvarmningssæsonen er vandet, der kommer ind i huset ret koldt, for eksempel har det en gennemsnitstemperatur på + 7 ° C.Vandopvarmning er påkrævet, når beboerne vasker op og tager bad. Vandet fra den omgivende luft i toiletcisternen opvarmes også delvist. Al varmen, som vandet modtager, skylles ned i afløbet.

Lad os sige, at en familie i et hus bruger 15 m3 vand om måneden. Den specifikke varmekapacitet for vand er 4.183 kJ / (kg × ° C). Vandtætheden er 1000 kg / m3. Lad os sige, at i gennemsnit opvarmes vandet ind i huset til + 30 ° C, dvs. temperaturforskel 23 ° C.

Følgelig vil varmetabet gennem kloakken pr. Måned være:

1000 kg / m3 × 15 m3 × 23 ° C × 4,183 kJ / (kg × ° C) = 1443135 kJ

1443135 kJ = 400,87 kWh

I 7 måneder af opvarmningsperioden hælder beboerne i kloakken:

7 × 400,87 kWh = 2806,09 kWh