Niezależne obliczanie obciążenia cieplnego dla ogrzewania: wskaźniki godzinowe i roczne

Jak zoptymalizować koszty ogrzewania? To zadanie rozwiązuje tylko zintegrowane podejście, które uwzględnia wszystkie parametry systemu, budynki i cechy klimatyczne regionu. W tym przypadku najważniejszym elementem jest obciążenie cieplne ogrzewania: obliczenia wskaźników godzinowych i rocznych są zawarte w systemie obliczania wydajności systemu.

Dlaczego musisz znać ten parametr

Jakie jest obliczenie obciążenia cieplnego do ogrzewania? Określa optymalną ilość energii cieplnej dla każdego pomieszczenia i budynku jako całości. Zmienne to moc urządzeń grzewczych - kotłów, grzejników i rurociągów. Uwzględniane są również straty ciepła w domu.

W idealnym przypadku moc grzewcza systemu grzewczego powinna kompensować wszelkie straty ciepła i jednocześnie utrzymywać komfortowy poziom temperatury. Dlatego przed obliczeniem rocznego obciążenia grzewczego należy określić główne czynniki, które na to wpływają:

• Charakterystyka elementów konstrukcyjnych domu. Ściany zewnętrzne, okna, drzwi, system wentylacji wpływają na poziom strat ciepła;
• Wymiary domu. Logiczne jest założenie, że im większe pomieszczenie, tym intensywniej powinien działać system grzewczy. Ważnym czynnikiem jest nie tylko całkowita objętość każdego pomieszczenia, ale także powierzchnia ścian zewnętrznych i konstrukcji okiennych;
• Klimat w regionie. Przy stosunkowo niewielkich spadkach temperatury na zewnątrz potrzebna jest niewielka ilość energii, aby skompensować straty ciepła. Te. maksymalne godzinowe obciążenie grzewcze zależy bezpośrednio od stopnia spadku temperatury w określonym przedziale czasu oraz średniej rocznej wartości dla sezonu grzewczego.

Biorąc pod uwagę te czynniki, zestawia się optymalny tryb termiczny systemu grzewczego. Podsumowując wszystkie powyższe, możemy powiedzieć, że określenie obciążenia cieplnego ogrzewania jest konieczne, aby zmniejszyć zużycie energii i utrzymać optymalny poziom ogrzewania pomieszczeń domu.

Aby obliczyć optymalne obciążenie grzewcze na podstawie zagregowanych wskaźników, musisz znać dokładną objętość budynku. Należy pamiętać, że ta technika została opracowana dla dużych konstrukcji, więc błąd obliczeniowy będzie duży.

Wybór metody obliczania

Przed obliczeniem obciążenia grzewczego według powiększonych wskaźników lub z większą dokładnością konieczne jest ustalenie zalecanych warunków temperaturowych dla budynku mieszkalnego.

Przy obliczaniu charakterystyki grzewczej należy kierować się normami SanPiN 2.1.2.2645-10. Na podstawie danych w tabeli w każdym pomieszczeniu domu należy zapewnić optymalny tryb temperatury ogrzewania.

Metody, za pomocą których oblicza się godzinowe obciążenie grzewcze, mogą mieć różne stopnie dokładności. W niektórych przypadkach zaleca się stosowanie dość skomplikowanych obliczeń, w wyniku których błąd będzie minimalny. Jeśli optymalizacja kosztów energii nie jest priorytetem w projektowaniu ogrzewania, można zastosować mniej dokładne schematy.

Przy obliczaniu godzinowego obciążenia grzewczego należy uwzględnić dobową zmianę temperatury zewnętrznej. Aby poprawić dokładność obliczeń, musisz znać charakterystykę techniczną budynku.

Proste sposoby obliczania obciążenia cieplnego

Wszelkie obliczenia obciążenia cieplnego są potrzebne, aby zoptymalizować parametry systemu grzewczego lub poprawić właściwości termoizolacyjne domu. Po jego zakończeniu wybiera się pewne metody regulacji obciążenia cieplnego ogrzewania. Rozważ łatwe w użyciu metody obliczania tego parametru systemu grzewczego.

Zależność mocy grzewczej od powierzchni

W przypadku domu o standardowych rozmiarach pomieszczeń, wysokości stropu i dobrej izolacji termicznej można zastosować znany stosunek powierzchni pomieszczenia do wymaganej mocy cieplnej. W tym przypadku 10 m² będzie musiało wyprodukować 1 kW ciepła. Do uzyskanego wyniku należy zastosować współczynnik korygujący w zależności od strefy klimatycznej.

Załóżmy, że dom znajduje się w regionie moskiewskim. Jego łączna powierzchnia to 150 m². W takim przypadku godzinowe obciążenie cieplne do ogrzewania będzie równe:

15 * 1 = 15 kW / godzinę

Główną wadą tej metody jest jej duży błąd. Obliczenia nie uwzględniają zmian czynników atmosferycznych, a także cech budynku - odporności na przenikanie ciepła ścian, okien. Dlatego nie zaleca się stosowania go w praktyce.

Zagregowane obliczenia obciążenia cieplnego budynku

Powiększone obliczenia obciążenia grzewczego charakteryzują się dokładniejszymi wynikami. Początkowo służył do wstępnego obliczenia tego parametru, gdy nie było możliwe określenie dokładnej charakterystyki budynku. Ogólny wzór na określenie obciążenia cieplnego do ogrzewania przedstawiono poniżej:

Gdzie q ° - specyficzne właściwości cieplne konstrukcji. Wartości należy pobrać z odpowiedniej tabeli,ale - współczynnik korekcyjny wymieniony powyżej,Vn - kubatura zewnętrzna budynku, m³,TVn i Tnro - wartości temperatury wewnątrz domu i na zewnątrz.

Załóżmy, że chcesz obliczyć maksymalne godzinowe obciążenie grzewcze w domu o kubaturze 480 m³ wzdłuż ścian zewnętrznych (powierzchnia 160 m², dom dwupiętrowy). W takim przypadku charakterystyka cieplna będzie równa 0,49 W / m³ * C. Współczynnik korygujący a = 1 (dla regionu moskiewskiego). Optymalna temperatura wewnątrz mieszkania (Tvn) powinna wynosić + 22 ° C. Temperatura na zewnątrz wyniesie -15 ° C. Użyjmy wzoru do obliczenia godzinowego obciążenia grzewczego:

Q = 0,49 * 1 * 480 (22 + 15) = 9,408 kW

W porównaniu z poprzednim obliczeniem wynikowa wartość jest mniejsza. Uwzględnia jednak ważne czynniki - temperaturę wewnątrz pomieszczenia, na zewnątrz, całkowitą kubaturę budynku. Podobne obliczenia można wykonać dla każdego pomieszczenia. Metoda obliczania obciążenia grzewczego według powiększonych wskaźników umożliwia określenie optymalnej mocy dla każdego grzejnika w osobnym pomieszczeniu. Aby uzyskać dokładniejsze obliczenia, musisz znać średnie wartości temperatury dla określonego regionu.

Ta metoda obliczeniowa może być wykorzystana do obliczenia godzinowego obciążenia cieplnego do ogrzewania. Uzyskane wyniki nie dadzą jednak optymalnie dokładnej wartości strat ciepła budynku.

Dokładne obliczenia obciążenia cieplnego

Jednak to obliczenie optymalnego obciążenia cieplnego do ogrzewania nie zapewnia wymaganej dokładności obliczeń. Nie uwzględnia najważniejszego parametru – charakterystyki budynku. Głównym z nich jest odporność na przenoszenie ciepła, materiał do produkcji poszczególnych elementów domu - ścian, okien, sufitu i podłogi. To oni określają stopień zachowania energii cieplnej otrzymanej z nośnika ciepła systemu grzewczego.

Co to jest opór wymiany ciepła (R)? Jest to odwrotność przewodności cieplnej (λ) - zdolność struktury materiału do przenoszenia energii cieplnej. Te. im wyższa wartość przewodności cieplnej, tym większe straty ciepła. Aby obliczyć roczne obciążenie grzewcze, nie można użyć tej wartości, ponieważ nie uwzględnia ona grubości materiału (re). Dlatego eksperci posługują się parametrem opór przenikania ciepła, który oblicza się według następującego wzoru:

R = d / λ

Obliczenia dla ścian i okien

Istnieją znormalizowane wartości oporu przenikania ciepła ścian, które bezpośrednio zależą od regionu, w którym znajduje się dom.

W przeciwieństwie do obliczania zagregowanego obciążenia grzewczego, najpierw należy obliczyć opór przenikania ciepła dla ścian zewnętrznych, okien, parteru i poddasza. Weźmy za podstawę następujące cechy domu:

• Powierzchnia ściany - 280 m²... Obejmuje okna - 40 m²;
• Materiał ściany - cegła pełna (λ = 0,56). Grubość ścianki zewnętrznej - 0,36 m²... Na tej podstawie obliczamy rezystancję transmisji telewizyjnej - R = 0,36 / 0,56 = 0,64 m2 * С / W;
• W celu poprawy właściwości termoizolacyjnych zainstalowano izolację zewnętrzną – styropian o grubości 100 mm... Dla niego λ = 0,036... Odpowiednio R = 0,1 / 0,036 = 2,72 m2 * C / W;
• Łączna wartość R dla ścian zewnętrznych jest 0,64+2,72= 3,36 co jest bardzo dobrym wskaźnikiem izolacyjności cieplnej domu;
• Odporność okien na przenikanie ciepła - 0,75 m² * С / W (podwójna szyba z wypełnieniem argonowym).

W rzeczywistości straty ciepła przez ściany będą:

(1 / 3,36) * 240 + (1 / 0,75) * 40 = 124 W przy różnicy temperatur 1 ° C

Wskaźniki temperatury przyjmujemy tak samo, jak w przypadku zagregowanego obliczenia obciążenia grzewczego + 22 ° С w pomieszczeniu i -15 ° С na zewnątrz. Dalsze obliczenia należy wykonać według następującego wzoru:

124 * (22 + 15) = 4,96 kWh

Obliczenie wentylacji

Następnie należy obliczyć straty wentylacyjne. Całkowita objętość powietrza w budynku wynosi 480 m³. Co więcej, jego gęstość jest w przybliżeniu równa 1,24 kg / m³. Te. jego masa wynosi 595 kg. Średnio powietrze jest odnawiane pięć razy dziennie (24 godziny). W takim przypadku, aby obliczyć maksymalne obciążenie godzinowe ogrzewania, należy obliczyć straty ciepła na wentylację:

(480 * 40 * 5) / 24 = 4000 kJ lub 1,11 kW / godzinę

Podsumowując wszystkie uzyskane wskaźniki, można znaleźć całkowitą utratę ciepła w domu:

4,96 + 1,11 = 6,07 kWh

W ten sposób określane jest dokładne maksymalne obciążenie grzewcze. Wynikowa wartość zależy bezpośrednio od temperatury na zewnątrz. Dlatego, aby obliczyć roczne obciążenie systemu grzewczego, konieczne jest uwzględnienie zmian warunków pogodowych. Jeżeli średnia temperatura w sezonie grzewczym wynosi -7 ° C, to całkowite obciążenie grzewcze będzie równe:

(124 * (22 + 7) + ((480 * (22 + 7) * 5) / 24)) / 3600) * 24 * 150 (dni sezonu grzewczego) = 15843 kW

Zmieniając wartości temperatury, możesz dokładnie obliczyć obciążenie cieplne dla dowolnego systemu grzewczego.

Do uzyskanych wyników należy dodać wartość strat ciepła przez dach i podłogę. Można to zrobić przy współczynniku korekcji 1,2 - 6,07 * 1,2 = 7,3 kWh.

Otrzymana wartość wskazuje na rzeczywiste koszty nośnika energii podczas pracy systemu. Istnieje kilka sposobów regulacji obciążenia grzewczego. Najskuteczniejszym z nich jest obniżenie temperatury w pomieszczeniach, w których nie ma stałej obecności mieszkańców. Można to zrobić za pomocą termostatów i zainstalowanych czujników temperatury. Ale jednocześnie w budynku musi być zainstalowany dwururowy system grzewczy.

Aby obliczyć dokładną wartość strat ciepła, możesz skorzystać ze specjalistycznego oprogramowania Valtec. Materiał wideo pokazuje przykład pracy z nim.