لنفترض أنك تريد التقاط غلاية ومشعات وأنابيب لنظام التدفئة لمنزل خاص بنفسك. المهمة رقم 1 - لحساب الحمل الحراري للتدفئة ، بمعنى آخر ، لتحديد إجمالي استهلاك الحرارة اللازم لتسخين المبنى إلى درجة حرارة داخلية مريحة. نقترح دراسة 3 طرق حسابية - تختلف في درجة التعقيد ودقة النتائج.
طرق تحديد الحمل
أولا ، نفسر معنى المصطلح. الحمل الحراري هو إجمالي كمية الحرارة التي يستهلكها نظام التدفئة لتسخين المباني إلى درجة الحرارة القياسية في أبرد فترة. يتم حساب القيمة بوحدات الطاقة - كيلووات ، سعر حراري (أقل في كثير من الأحيان - كيلو جول) ويشار إليها في الصيغ بالحرف اللاتيني Q.
معرفة الحمل على تسخين منزل خاص بشكل عام وحاجة كل غرفة على وجه الخصوص ، ليس من الصعب اختيار غلاية وسخانات وبطاريات نظام المياه من حيث الطاقة. كيفية حساب هذه المعلمة:
- إذا لم يصل ارتفاع السقف إلى 3 أمتار ، يتم إجراء حساب موسع وفقًا لمساحة الغرف المدفأة.
- مع ارتفاع السقف 3 أمتار أو أكثر ، يتم مراعاة استهلاك الحرارة من خلال حجم المبنى.
- تحديد فقدان الحرارة من خلال المبارزة الخارجية وتكلفة تدفئة تهوية الهواء حسب SNiP.
ملحوظة. في السنوات الأخيرة ، اكتسبت الآلات الحاسبة عبر الإنترنت الموجودة على صفحات موارد الإنترنت المختلفة شعبية واسعة. بمساعدتهم ، يكون تحديد كمية الطاقة الحرارية سريعًا ولا يتطلب تعليمات إضافية. ناقص - يجب التحقق من موثوقية النتائج ، لأن البرامج كتبها أشخاص ليسوا مهندسين حراريين.
تعتمد طريقتا الحساب الأوليتان على تطبيق الخصائص الحرارية المحددة فيما يتعلق بالمنطقة الساخنة أو حجم المبنى. الخوارزمية بسيطة ، يتم استخدامها في كل مكان ، ولكنها تعطي نتائج تقريبية جدًا ولا تأخذ في الاعتبار درجة عزل المنزل.
وفقًا لـ SNiP ، من الصعب جدًا حساب استهلاك الطاقة الحرارية وفقًا لـ SNiP. سيكون عليك جمع الكثير من البيانات المرجعية والعمل على الحسابات ، ولكن الأرقام النهائية ستعكس الصورة الحقيقية بدقة 95٪. سنحاول تبسيط المنهجية ونجعل حساب حمل التدفئة متاحًا قدر الإمكان لفهمه.
على سبيل المثال ، مشروع منزل من طابق واحد بمساحة 100 متر مربع
لشرح جميع طرق تحديد كمية الطاقة الحرارية بوضوح ، نقترح أن نأخذ على سبيل المثال منزلًا من طابق واحد بمساحة إجمالية تبلغ 100 مربع (وفقًا للقياس الخارجي) ، كما هو موضح في الرسم. نذكر الخصائص التقنية للمبنى:
- منطقة البناء - شريط من المناخ المعتدل (مينسك ، موسكو) ؛
- سمك السياج الخارجي هو 38 سم ، والمواد من الطوب سيليكات ؛
- العزل الخارجي للجدار - البوليسترين بسمك 100 مم ، الكثافة - 25 كجم / م 3 ؛
- الأرضيات - الخرسانة على الأرض ، لا يوجد قبو ؛
- تداخل - ألواح خرسانية مسلحة معزولة من جانب العلية الباردة مع البوليسترين 10 سم ؛
- النوافذ - بلاستيك معدني قياسي على كأسين ، الحجم - 1500 × 1570 مم (ح) ؛
- الباب الأمامي معدن 100 × 200 سم ، معزول برغوة البوليستيرين المبثوق 20 مم من الداخل.
يحتوي المنزل الريفي على أقسام داخلية في نصف قرميد (12 سم) ، وتقع غرفة المرجل في مبنى منفصل. يشار إلى مناطق الغرف على الرسم ، وسيتم أخذ ارتفاع الأسقف اعتمادًا على طريقة الحساب الموضحة - 2.8 أو 3 م.
نحسب استهلاك الحرارة عن طريق التربيع
للحصول على تقدير تقريبي لحمل التسخين ، يتم عادةً استخدام أبسط حساب حراري: يتم أخذ مساحة المبنى وفقًا للقياس الخارجي ويتم ضربها في 100 واط. وبناءً على ذلك ، فإن استهلاك الحرارة للمنزل الريفي بمساحة 100 متر مربع سيكون 10000 واط أو 10 كيلو واط.تسمح لك النتيجة باختيار غلاية مع عامل أمان من 1.2-1.3 ، في هذه الحالة ، يتم أخذ طاقة الوحدة تساوي 12.5 كيلو واط.
نقترح إجراء حسابات أكثر دقة مع مراعاة موقع الغرف وعدد النوافذ ومنطقة التطوير. لذلك ، مع سقوف تصل إلى 3 أمتار ، يوصى باستخدام الصيغة التالية:
يتم الحساب لكل غرفة على حدة ، ثم يتم تلخيص النتائج وضربها في المعامل الإقليمي. شرح تدوين الصيغة:
- Q هو الحمل المرغوب ، W ؛
- Spom - تربيع الغرفة ، متر مربع ؛
- q هو مؤشر الخصائص الحرارية المحددة المتعلقة بمساحة الغرفة ، W / m² ؛
- ك - معامل مع مراعاة المناخ في منطقة الإقامة.
كمرجع. إذا كان المنزل الخاص يقع في منطقة معتدلة ، فإن معامل k يساوي واحدًا. في المناطق الجنوبية ، ك = 0.7 ؛ في المناطق الشمالية ، يتم استخدام قيم 1.5-2.
حساب تقريبي لمؤشر التربيع الكلي q = 100 W / m². هذا النهج لا يأخذ في الاعتبار موقع الغرف وعدد الفتحات المختلفة. سوف يفقد الممر داخل الكوخ حرارة أقل بكثير من غرفة النوم الزاوية مع نوافذ من نفس المنطقة. نقترح أخذ قيمة الخاصية الحرارية المحددة q على النحو التالي:
- للغرف ذات الجدار والنافذة الخارجية (أو الباب) q = 100 W / m² ؛
- غرف زاوية مع فتحة إضاءة واحدة - 120 واط / متر مربع ؛
- نفس الشيء مع نافذتين - 130 واط / متر مربع.
يتم عرض كيفية اختيار القيمة q بوضوح على مخطط الأرضية. على سبيل المثال ، تبدو العملية الحسابية كما يلي:
س = (15.75 × 130 + 21 × 120 + 5 × 100 + 7 × 100 + 6 × 100 + 15.75 × 130 + 21 × 120) × 1 = 10935 وات ≈ 11 كيلوواط.
كما ترون ، أعطت الحسابات المنقحة نتيجة مختلفة - في الواقع ، لتدفئة منزل معين ، سيتم إنفاق 100 متر مربع على 1 كيلو واط من الطاقة الحرارية أكثر. يأخذ الشكل في الاعتبار استهلاك الحرارة لتسخين الهواء الخارجي الذي يخترق المنزل من خلال الفتحات والجدران (التسلل).
حساب الحمل الحراري حسب حجم الغرف
عندما تصل المسافة بين الطوابق والسقف إلى 3 أمتار أو أكثر ، لا يمكن استخدام خيار الحساب السابق - ستكون النتيجة غير صحيحة. في مثل هذه الحالات ، يعتبر حمل التسخين وفقًا لمؤشرات مجمعة محددة لاستهلاك الحرارة لكل 1 م 3 من حجم الغرفة.
تبقى خوارزمية الصيغة والحساب كما هي ، فقط معلمة المنطقة S تتغير إلى الحجم - V:
وفقًا لذلك ، يتم أخذ مؤشر آخر للاستهلاك المحدد q ، يشير إلى السعة المكعبة لكل غرفة:
- غرفة داخل المبنى أو مع جدار خارجي واحد ونافذة - 35 واط / متر مكعب ؛
- غرفة زاوية مع نافذة واحدة - 40 واط / متر مكعب ؛
- نفس الشيء مع فتحتين خفيفتين - 45 واط / متر مكعب.
ملحوظة. يتم تطبيق زيادة ونقص المعاملات الإقليمية k في الصيغة بدون تغييرات.
الآن ، على سبيل المثال ، نحدد الحمل على تدفئة المنزل الريفي ، مع ارتفاع السقف يساوي 3 م:
س = (47.25 × 45 + 63 × 40 + 15 × 35 + 21 × 35 + 18 × 35 + 47.25 × 45 + 63 × 40) × 1 = 11182 عرض ≈ 11.2 كيلوواط.
من الملاحظ أن الطاقة الحرارية المطلوبة لنظام التسخين زادت بمقدار 200 وات مقارنة بالحساب السابق. إذا أخذنا ارتفاع الغرف من 2.7 إلى 2.8 متر وحسبنا إنفاق الطاقة من خلال السعة المكعبة ، فستكون الأرقام نفسها تقريبًا. أي أن الطريقة قابلة للتطبيق تمامًا للحساب المتكامل لفقدان الحرارة في الغرف من أي ارتفاع.
خوارزمية حسابية وفقًا لـ SNiP
هذه الطريقة هي الأكثر دقة من بين جميع الموجودة. إذا كنت تستخدم تعليماتنا وقمت بإجراء الحساب بشكل صحيح ، فيمكنك التأكد بنسبة 100٪ من النتيجة وتحديد معدات التدفئة بهدوء. الإجراء يبدو كالتالي:
- قم بقياس تربيع الجدران الخارجية والأرضيات والأسقف بشكل منفصل في كل غرفة. تحديد مساحة النوافذ والأبواب الأمامية.
- احسب فقدان الحرارة عبر جميع الأسوار الخارجية.
- اكتشف استهلاك الطاقة الحرارية المستخدمة لتسخين الهواء (التسرب).
- لخص النتائج واحصل على مؤشر حقيقي للحمل الحراري.
نقطة مهمة. في منزل ريفي مكون من طابقين ، لا تؤخذ السقوف الداخلية في الاعتبار ، لأنها لا تحد البيئة.
إن جوهر حساب فقدان الحرارة بسيط نسبيًا: تحتاج إلى معرفة مقدار الطاقة التي يفقدها كل نوع من هيكل المبنى ، لأن النوافذ والجدران والأرضيات مصنوعة من مواد مختلفة. عند تحديد تربيع الجدران الخارجية ، اطرح مساحة الفتحات الزجاجية - يسمح الأخير بتدفق حراري أكبر وبالتالي يتم اعتباره بشكل منفصل.
عند قياس عرض الغرف ، أضف نصف سمك القسم الداخلي إليه والتقط الزاوية الخارجية ، كما هو موضح في الرسم التخطيطي. الهدف هو مراعاة التربيع الكامل للجدار الخارجي ، وفقدان الحرارة على السطح بأكمله.
نحدد فقدان الحرارة للجدران والأسقف
الصيغة لحساب التدفق الحراري المار من خلال بنية من نفس النوع (على سبيل المثال ، جدار) هي كما يلي:
فك الرموز:
- كمية فقدان الحرارة من خلال سياج واحد قمنا بتعيينه Qi ، W ؛
- أ - تربيع الجدار داخل نفس الغرفة ، م² ؛
- تلفزيون - درجة حرارة مريحة داخل الغرفة ، عادة +22 درجة مئوية ؛
- tн - الحد الأدنى لدرجة حرارة هواء الشارع الذي يستمر لأكثر 5 أيام برودة في الشتاء (خذ القيمة الحقيقية لمنطقتك) ؛
- R هي مقاومة سمك السياج الخارجي لانتقال الحرارة ، م² ° C / W.
تبقى معلمة واحدة غير مؤكدة في القائمة أعلاه - R. تعتمد قيمتها على مادة هيكل الجدار وسمك السياج. لحساب مقاومة نقل الحرارة ، اتبع ما يلي:
- تحديد سماكة الجزء الداعم للجدار الخارجي وطبقة العزل. الحرف في الصيغ - δ ، يعتبر بالأمتار.
- اكتشف معاملات التوصيل الحراري للمواد الإنشائية λ من الجداول المرجعية ، ووحدة القياس هي W / (mºС).
- استبدل القيم الموجودة في الصيغة واحدة تلو الأخرى:
- حدد R لكل طبقة حائط على حدة ، أضف النتائج ، ثم استخدمها في الصيغة الأولى.
كرر الحسابات بشكل منفصل للنوافذ والجدران والأسقف داخل نفس الغرفة ، ثم انتقل إلى الغرفة التالية. تعتبر خسائر الحرارة من خلال الأرضيات منفصلة ، كما هو موضح أدناه.
تلميح. يشار إلى معاملات الموصلية الحرارية الصحيحة للمواد المختلفة في الوثائق المعيارية. بالنسبة لروسيا ، هذه هي مدونة القواعد SP 50.13330.2012 لأوكرانيا - DBN V.2.6-31 ~ 2006. انتباه! في الحسابات ، استخدم قيمة λ المنصوص عليها في العمود "B" لظروف التشغيل.
مثال حسابي لغرفة المعيشة في منزلنا المكون من طابق واحد (ارتفاع السقف 3 م):
- مساحة الجدران الخارجية مع النوافذ: (5.04 + 4.04) × 3 = 27.24 م². مساحة النوافذ 1.5 × 1.57 × 2 = 4.71 متر مربع. صافي مساحة المبارزة: 27.24 - 4.71 = 22.53 متر مربع.
- الموصلية الحرارية λ لوضع الطوب سيليكات هي 0.87 واط / (م º ج) ، الرغوة 25 كجم / م ³ - 0.044 واط / (م º ج). السماكة 0.38 و 0.1 م ، على التوالي ، نعتبر مقاومة نقل الحرارة: R = 0.38 / 0.87 + 0.1 / 0.044 = 2.71 م² ° C / W.
- درجة الحرارة الخارجية - ناقص 25 درجة مئوية ، داخل غرفة المعيشة - بالإضافة إلى 22 درجة مئوية. الفرق 25 + 22 = 47 درجة مئوية.
- نحدد فقدان الحرارة من خلال جدران غرفة المعيشة: س = 1 / 2.71 × 47 × 22.53 = 391 واط.
وبالمثل ، يعتبر التدفق الحراري من خلال النوافذ والأرضيات. عادة ما يتم تحديد المقاومة الحرارية للهياكل الشفافة من قبل الشركة المصنعة ، ويتم العثور على خصائص الأرضيات الخرسانية المسلحة بسماكة 22 سم في الأدبيات المعيارية أو المرجعية:
- R للأرضية المعزولة = 0.22 / 2.04 + 0.1 / 0.044 = 2.38 م² ° C / W ، فقدان الحرارة من خلال السقف هو 1 / 2.38 x 47 x 5.04 x 4.04 = 402 W.
- الخسائر من خلال فتحات النوافذ: Q = 0.32 × 47 × 71 = 70.8 وات.
سيكون إجمالي فقدان الحرارة في غرفة المعيشة (باستثناء الأرضيات) 391 + 402 + 70.8 = 863.8 واط. يتم إجراء حسابات مماثلة للغرف المتبقية ، ويتم تلخيص النتائج.
يرجى ملاحظة: الممر داخل المبنى لا يتلامس مع القشرة الخارجية ويفقد الحرارة فقط من خلال السقف والأرضيات. ما هي الأسوار التي يجب أخذها في الاعتبار في منهجية الحساب ، انظر الفيديو.
تقسيم الأرضية إلى مناطق
لمعرفة كمية الحرارة التي فقدتها الأرضيات على الأرض ، تم تقسيم المبنى في المخطط إلى مناطق بعرض 2 م ، كما هو موضح في الرسم التخطيطي. يبدأ الشريط الأول من السطح الخارجي لهيكل المبنى.
خوارزمية الحساب كما يلي:
- حدد مخطط الكوخ ، قسمه إلى شرائح بعرض 2 م ، الحد الأقصى لعدد المناطق هو 4.
- احسب مساحة الأرضية التي تقع بشكل منفصل في كل منطقة ، مع تجاهل الأقسام الداخلية. يرجى ملاحظة: يتم حساب التربيعية في الزوايا مرتين (مظللة في الرسم).
- باستخدام صيغة الحساب (للراحة نعطيها مرة أخرى) ، تحديد فقدان الحرارة في جميع المجالات ، وتلخيص الأشكال.
- تعتبر مقاومة نقل الحرارة R للمنطقة I لتكون 2.1 متر مربع ° C / W ، II - 4.3 ، III - 8.6 ، بقية الأرضية - 14.2 متر مربع ° C / W.
ملحوظة. إذا كنا نتحدث عن قبو ساخن ، فإن الشريط الأول يقع على الجزء تحت الأرض من الجدار ، بدءًا من مستوى الأرض.
يتم احتساب الأرضيات المعزولة بالصوف المعدني أو رغوة البوليسترين بشكل متطابق ، يتم استكمال القيم الثابتة لـ R فقط بالمقاومة الحرارية لطبقة العزل ، والتي تحددها الصيغة δ / λ.
مثال حسابي في غرفة المعيشة في منزل ريفي:
- يبلغ تربيع المنطقة I (5.04 + 4.04) × 2 = 18.16 متر مربع ، القطعة الثانية - 3.04 × 2 = 6.08 متر مربع. لا تدخل المناطق المتبقية غرفة المعيشة.
- سيكون استهلاك الطاقة للمنطقة الأولى 1 / 2.1 × 47 × 18.16 = 406.4 واط ، في الثانية - 1 / 4.3 × 47 × 6.08 = 66.5 واط.
- كمية تدفق الحرارة من خلال أرضيات غرفة المعيشة 406.4 + 66.5 = 473 واط.
الآن من السهل التخلص من إجمالي فقدان الحرارة في الغرفة المعنية: 863.8 + 473 = 1336.8 واط ، تقريب - 1.34 كيلو واط.
تدفئة الهواء التهوية
الغالبية العظمى من المنازل والشقق الخاصة ذات تهوية طبيعية. يخترق هواء الشارع أروقة النوافذ والأبواب ، بالإضافة إلى فتحات التهوية. يتم تسخين الكتلة الباردة الواردة بواسطة نظام التدفئة ، مما ينفق طاقة إضافية. كيفية معرفة مقدار هذه الخسائر:
- بما أن حساب التسلل معقد للغاية ، تسمح الوثائق التنظيمية بتخصيص 3 متر مكعب من الهواء لكل ساعة لكل متر مربع من السكن. يعتبر إجمالي إمداد الهواء L العرض بسيطًا: يتم ضرب تربيع الغرفة بمقدار 3.
- L هو الحجم ، وهناك حاجة إلى الكتلة m لتدفق الهواء. اكتشف ذلك عن طريق ضرب كثافة الغاز المأخوذ من الجدول.
- يتم استبدال الكتلة الهوائية m في صيغة دورة الفيزياء المدرسية ، مما يجعل من الممكن تحديد كمية الطاقة المستهلكة.
نحسب المقدار المطلوب من الحرارة على سبيل المثال لغرفة معيشة طويلة المعاناة تبلغ مساحتها 15.75 متر مربع. حجم التدفق L = 15.75 × 3 = 47.25 م 3 / ساعة ، الكتلة - 47.25 × 1.422 = 67.2 كجم / ساعة. بافتراض السعة الحرارية للهواء (المشار إليها بالحرف C) تساوي 0.28 واط / (كجم ºС) ، نجد استهلاك الطاقة: Qvent = 0.28 x 67.2 x 47 = 884 W. كما ترون ، الرقم مثير للإعجاب تمامًا ، ولهذا السبب يجب مراعاة تسخين الكتل الهوائية.
يتم تحديد الحساب النهائي لفقدان الحرارة للمبنى بالإضافة إلى استهلاك الحرارة للتهوية من خلال جمع جميع النتائج التي تم الحصول عليها مسبقًا. على وجه الخصوص ، سيؤدي الحمل على تسخين غرفة المعيشة إلى الرقم 0.88 + 1.34 = 2.22 كيلو واط. وبالمثل ، يتم حساب جميع غرف الكوخ ، في نهاية تكاليف الطاقة تضاف إلى رقم واحد.
تسوية نهائية
إذا لم يبدأ دماغك في الغليان بسبب وفرة الصيغ 😊 ، فمن المؤكد أنه من المثير للاهتمام رؤية النتيجة في جميع أنحاء المنزل المكون من طابق واحد. في الأمثلة السابقة ، قمنا بالعمل الرئيسي ، يبقى فقط المرور عبر الغرف الأخرى ومعرفة فقدان الحرارة للقشرة الخارجية بالكامل للمبنى. تم العثور على البيانات الأولية:
- المقاومة الحرارية للجدران - 2.71 ، النوافذ - 0.32 ، الأرضيات - 2.38 متر مربع درجة مئوية / واط ؛
- ارتفاع السقف - 3 م ؛
- R للباب الأمامي المعزول برغوة البوليسترين المبثوق هو 0.65 متر مربع ° C / W ؛
- درجة الحرارة الداخلية - 22 ، الخارجية - ناقص 25 درجة مئوية.
لتبسيط الحسابات ، نقترح إنشاء جدول في Exel ، ثم سنضع النتائج المتوسطة والنهائية.
في نهاية الحسابات وملء الجدول ، تم الحصول على القيم التالية لاستهلاك الطاقة الحرارية للمباني:
- غرفة المعيشة - 2.22 كيلو واط ؛
- المطبخ - 2.536 كيلو واط ؛
- رواق - 745 واط ؛
- ممر - 586 واط ؛
- الحمام - 676 واط ؛
- غرفة نوم - 2.22 كيلو واط ؛
- الأطفال - 2.536 كيلو واط.
كان الحمل الكلي على نظام التدفئة لمنزل خاص بمساحة 100 متر مربع 11.518 واط ، تقريب - 11.6 كيلو واط.يشار إلى أن النتيجة تختلف عن طرق الحساب التقريبية بنسبة 5٪.
كيفية استخدام نتائج الحسابات
بمعرفة الطلب على الحرارة في المبنى ، يمكن لمالك المنزل:
- حدد بوضوح قوة معدات الطاقة الحرارية لتسخين المنزل الريفي ؛
- اطلب العدد المطلوب من أقسام المشعات ؛
- تحديد السماكة المطلوبة للعزل وأداء العزل الحراري للمبنى ؛
- معرفة معدل تدفق المبرد على أي جزء من النظام ، وإذا لزم الأمر ، قم بإجراء الحساب الهيدروليكي لخطوط الأنابيب ؛
- اكتشف متوسط استهلاك الحرارة اليومي والشهري.
الفقرة الأخيرة ذات أهمية خاصة. وجدنا قيمة الحمل الحراري في ساعة واحدة ، ولكن يمكن إعادة حسابه لفترة أطول وحساب الاستهلاك المقدر للوقود - الغاز أو الحطب أو الكريات.