Tính toán độc lập tải nhiệt để sưởi ấm: các chỉ số hàng giờ và hàng năm

Làm thế nào để tối ưu hóa chi phí sưởi ấm? Nhiệm vụ này chỉ được giải quyết bằng cách tiếp cận tích hợp có tính đến tất cả các thông số của hệ thống, các tòa nhà và các đặc điểm khí hậu của khu vực. Trong trường hợp này, thành phần quan trọng nhất là tải nhiệt khi đốt nóng: việc tính toán các chỉ số hàng giờ và hàng năm được đưa vào hệ thống để tính toán hiệu quả của hệ thống.

Tại sao bạn cần biết thông số này

Nêu cách tính nhiệt tải để sưởi ấm? Nó quyết định lượng nhiệt năng tối ưu cho từng phòng và toàn bộ tòa nhà. Các biến là công suất của thiết bị sưởi - lò hơi, bộ tản nhiệt và đường ống. Sự thất thoát nhiệt của ngôi nhà cũng được tính đến.

Lý tưởng nhất, sản lượng nhiệt của hệ thống sưởi phải bù đắp cho tất cả các tổn thất nhiệt và đồng thời duy trì mức nhiệt độ dễ chịu. Do đó, trước khi tính toán tải nhiệt hàng năm, bạn cần xác định các yếu tố chính ảnh hưởng đến nó:

• Đặc điểm của các yếu tố cấu trúc của ngôi nhà. Tường bên ngoài, cửa sổ, cửa ra vào, hệ thống thông gió có ảnh hưởng đến mức độ thất thoát nhiệt;
• Kích thước ngôi nhà. Thật hợp lý khi cho rằng căn phòng càng lớn thì hệ thống sưởi càng hoạt động mạnh. Một yếu tố quan trọng trong việc này không chỉ là tổng thể tích của mỗi phòng, mà còn là diện tích của các bức tường bên ngoài và cấu trúc cửa sổ;
• Khí hậu trong khu vực. Khi nhiệt độ bên ngoài giảm xuống tương đối nhỏ, cần một lượng nhỏ năng lượng để bù đắp cho sự mất nhiệt. Những, cái đó. tải lượng gia nhiệt lớn nhất theo giờ phụ thuộc trực tiếp vào mức độ giảm nhiệt độ trong một khoảng thời gian nhất định và giá trị trung bình hàng năm của mùa gia nhiệt.

Có tính đến các yếu tố này, chế độ hoạt động nhiệt tối ưu của hệ thống sưởi được biên soạn. Tóm lại tất cả những điều trên, chúng ta có thể nói rằng việc xác định tải nhiệt trên hệ thống sưởi là cần thiết để giảm tiêu thụ năng lượng và duy trì mức sưởi tối ưu trong khuôn viên của ngôi nhà.

Để tính toán tải trọng sưởi ấm tối ưu dựa trên các chỉ số tổng hợp, bạn cần biết khối lượng chính xác của tòa nhà. Điều quan trọng cần nhớ là kỹ thuật này được phát triển cho các cấu trúc lớn, vì vậy sai số tính toán sẽ lớn.

Lựa chọn phương pháp tính toán

Trước khi tính toán tải trọng sưởi ấm theo các chỉ số mở rộng hoặc với độ chính xác cao hơn, cần phải tìm hiểu các điều kiện nhiệt độ được khuyến nghị cho một tòa nhà dân cư.

Khi tính toán các đặc tính gia nhiệt, người ta phải được hướng dẫn bởi các chỉ tiêu của SanPiN 2.1.2.2645-10. Dựa vào số liệu trong bảng, trong mỗi phòng của ngôi nhà cần đảm bảo chế độ nhiệt độ tối ưu để sưởi ấm.

Các phương pháp tính toán tải gia nhiệt hàng giờ được thực hiện có thể có các mức độ chính xác khác nhau. Trong một số trường hợp, nên sử dụng các phép tính khá phức tạp, do đó sai số sẽ nhỏ nhất. Nếu việc tối ưu hóa chi phí năng lượng không phải là ưu tiên trong thiết kế hệ thống sưởi, thì có thể sử dụng các phương án kém chính xác hơn.

Khi tính toán phụ tải sưởi ấm hàng giờ, phải tính đến sự thay đổi hàng ngày của nhiệt độ ngoài trời. Để nâng cao độ chính xác của tính toán, bạn cần biết các đặc tính kỹ thuật của tòa nhà.

Các cách đơn giản để tính toán tải nhiệt

Bất kỳ tính toán nào về tải nhiệt là cần thiết để tối ưu hóa các thông số của hệ thống sưởi hoặc cải thiện các đặc tính cách nhiệt của ngôi nhà. Sau khi hoàn thành, một số phương pháp điều chỉnh tải nhiệt của lò sưởi được lựa chọn. Hãy xem xét các phương pháp dễ sử dụng để tính toán thông số này của hệ thống sưởi.

Sự phụ thuộc của công suất sưởi vào khu vực

Đối với một ngôi nhà có kích thước phòng tiêu chuẩn, chiều cao trần và cách nhiệt tốt, có thể áp dụng một tỷ lệ diện tích căn phòng trên mức tỏa nhiệt yêu cầu đã biết. Trong trường hợp này, 10 m² sẽ cần tạo ra 1 kW nhiệt. Để có được kết quả, bạn cần áp dụng hệ số hiệu chỉnh tùy thuộc vào vùng khí hậu.

Giả sử rằng ngôi nhà nằm ở vùng Moscow. Tổng diện tích của nó là 150 m². Trong trường hợp này, nhiệt tải hàng giờ để sưởi ấm sẽ bằng:

15 * 1 = 15 kWh

Nhược điểm chính của phương pháp này là sai số lớn. Việc tính toán không tính đến sự thay đổi của các yếu tố thời tiết, cũng như các tính năng của công trình - khả năng chống truyền nhiệt của tường, cửa sổ. Vì vậy, nó không được khuyến khích sử dụng nó trong thực tế.

Tính toán tổng hợp tải nhiệt của một tòa nhà

Tính toán mở rộng của tải gia nhiệt được đặc trưng bởi kết quả chính xác hơn. Ban đầu, nó được sử dụng để tính toán sơ bộ thông số này khi không thể xác định chính xác các đặc điểm của công trình. Công thức chung để xác định tải nhiệt để sưởi ấm được trình bày dưới đây:

Ở đâu q ° - đặc điểm nhiệt riêng của kết cấu. Các giá trị phải được lấy từ bảng tương ứng,nhưng - hệ số hiệu chỉnh được đề cập ở trên,Vн - thể tích bên ngoài của tòa nhà, m³,TVn và Tnro - các giá trị nhiệt độ bên trong nhà và bên ngoài.

Giả sử bạn muốn tính tải lượng sưởi theo giờ lớn nhất trong một ngôi nhà có thể tích là 480 m³ dọc theo các bức tường bên ngoài (diện tích 160 m², nhà hai tầng). Trong trường hợp này, đặc tính nhiệt sẽ bằng 0,49 W / m³ * C. Hệ số hiệu chỉnh a = 1 (đối với vùng Matxcova). Nhiệt độ tối ưu bên trong ngôi nhà (Tvn) phải là + 22 ° C. Nhiệt độ bên ngoài sẽ là -15 ° C. Hãy sử dụng công thức để tính tải lượng sưởi hàng giờ:

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

So với lần tính toán trước, giá trị thu được nhỏ hơn. Tuy nhiên, nó phải tính đến các yếu tố quan trọng - nhiệt độ bên trong phòng, bên ngoài, tổng khối lượng của tòa nhà. Các phép tính tương tự có thể được thực hiện cho mọi phòng. Phương pháp tính toán tải sưởi theo các chỉ số mở rộng giúp xác định công suất tối ưu cho mỗi bộ tản nhiệt trong một phòng riêng biệt. Để tính toán chính xác hơn, bạn cần biết các giá trị nhiệt độ trung bình cho một khu vực cụ thể.

Phương pháp tính toán này có thể được sử dụng để tính toán nhiệt tải hàng giờ để sưởi ấm. Tuy nhiên, kết quả thu được sẽ không đưa ra giá trị chính xác tối ưu về tổn thất nhiệt của tòa nhà.

Tính toán tải nhiệt chính xác

Tuy nhiên, việc tính toán tải nhiệt tối ưu cho hệ thống sưởi này không mang lại độ chính xác tính toán cần thiết. Nó không tính đến thông số quan trọng nhất - các đặc điểm của tòa nhà. Yếu tố chính là khả năng chống truyền nhiệt, vật liệu để sản xuất các phần tử riêng lẻ của ngôi nhà - tường, cửa sổ, trần và sàn. Chính họ là người xác định mức độ bảo toàn nhiệt năng nhận được từ vật mang nhiệt của hệ thống sưởi.

Điện trở truyền nhiệt là gì (R)? Đây là nghịch đảo của độ dẫn nhiệt (λ) - khả năng truyền nhiệt năng của cấu trúc vật liệu. Những, cái đó. giá trị của hệ số dẫn nhiệt càng cao thì tổn thất nhiệt càng lớn. Để tính toán tải nhiệt hàng năm, bạn không thể sử dụng giá trị này, vì nó không tính đến độ dày của vật liệu (d). Do đó, các chuyên gia sử dụng thông số điện trở truyền nhiệt, được tính theo công thức sau:

R = d / λ

Tính toán cho các bức tường và cửa sổ

Có các giá trị chuẩn hóa về điện trở truyền nhiệt của tường, giá trị này phụ thuộc trực tiếp vào khu vực nơi có ngôi nhà.

Ngược lại với tính toán tải trọng sưởi ấm tổng hợp, trước tiên bạn cần tính toán sức cản truyền nhiệt cho các bức tường bên ngoài, cửa sổ, tầng trệt và tầng áp mái. Hãy lấy những đặc điểm sau của ngôi nhà làm cơ sở:

• Diện tích tường - 280 m²... Nó bao gồm các cửa sổ - 40 m²;
• Vật liệu tường - gạch đặc (λ = 0,56). Độ dày thành ngoài - 0,36 m... Dựa trên cơ sở này, chúng tôi tính toán điện trở của quá trình truyền TV - R = 0,36 / 0,56 = 0,64 m2 * С / W;
• Để cải thiện các đặc tính cách nhiệt, một lớp cách nhiệt bên ngoài đã được lắp đặt - polystyrene mở rộng với độ dày 100 mm... Cho anh ấy λ = 0,036... Tương ứng R = 0,1 / 0,036 = 2,72 m2 * C / W;
• Tổng giá trị R cho các bức tường bên ngoài là 0,64+2,72= 3,36 là một chỉ số rất tốt về khả năng cách nhiệt của một ngôi nhà;
• Khả năng truyền nhiệt của cửa sổ - 0,75 m² * С / W (kính hai lớp với điền argon).

Trên thực tế, tổn thất nhiệt qua các bức tường sẽ là:

(1 / 3,36) * 240 + (1 / 0,75) * 40 = 124 W ở chênh lệch nhiệt độ 1 ° C

Chúng tôi lấy các chỉ số nhiệt độ giống như đối với tính toán tổng hợp của tải nhiệt + 22 ° С trong nhà và -15 ° С ngoài trời. Việc tính toán thêm phải được thực hiện theo công thức sau:

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

Tính toán thông gió

Sau đó, nó là cần thiết để tính toán các tổn thất thông gió. Tổng lượng không khí trong tòa nhà là 480 m³. Hơn nữa, mật độ của nó xấp xỉ bằng 1,24 kg / m³. Những, cái đó. khối lượng của nó là 595 kg. Trung bình, không khí được thay mới năm lần mỗi ngày (24 giờ). Trong trường hợp này, để tính toán tải tối đa hàng giờ cho hệ thống sưởi, bạn cần tính toán tổn thất nhiệt cho hệ thống thông gió:

(480 * 40 * 5) / 24 = 4000 kJ hoặc 1,11 kW / giờ

Tổng hợp tất cả các chỉ số thu được, bạn có thể tìm thấy tổng nhiệt thất thoát của ngôi nhà:

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

Bằng cách này, tải chính xác tối đa của hệ thống sưởi được xác định. Giá trị kết quả phụ thuộc trực tiếp vào nhiệt độ bên ngoài. Do đó, để tính toán phụ tải hàng năm trên hệ thống sưởi ấm, cần phải tính đến sự thay đổi của điều kiện thời tiết. Nếu nhiệt độ trung bình trong mùa sưởi ấm là -7 ° C, thì tổng tải trọng sưởi ấm sẽ bằng:

(124 * (22 + 7) + ((480 * (22 + 7) * 5) / 24)) / 3600) * 24 * 150 (ngày trong mùa sưởi) = 15843 kW

Bằng cách thay đổi các giá trị nhiệt độ, bạn có thể tính toán chính xác tải nhiệt cho bất kỳ hệ thống sưởi nào.

Đối với kết quả thu được, bạn cần phải cộng giá trị tổn thất nhiệt qua mái và sàn. Điều này có thể được thực hiện với hệ số hiệu chỉnh 1,2 - 6,07 * 1,2 = 7,3 kWh.

Giá trị kết quả cho biết chi phí thực tế của vật mang năng lượng trong quá trình vận hành hệ thống. Có một số cách để điều chỉnh tải nhiệt. Hiệu quả nhất trong số này là giảm nhiệt độ trong những căn phòng không có sự hiện diện thường xuyên của người dân. Điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng bộ điều nhiệt và cảm biến nhiệt độ được cài đặt. Nhưng đồng thời, hệ thống sưởi hai ống phải được lắp đặt trong tòa nhà.

Để tính toán chính xác giá trị tổn thất nhiệt, bạn có thể sử dụng phần mềm Valtec chuyên dụng. Tài liệu video cho thấy một ví dụ về cách làm việc với nó.