Расчет теплопотерь формула: Расчет теплопотерь дома через ограждающие конструкции

Содержание

расчет теплопотерь дома Таблица расчета теплопотерь через ограждающие конструкции

eeni2008

Рассмотрим, как рассчитать теплопотери дома через ограждающие конструкции. Расчет приводится на примере одноэтажного жилого дома. Данным расчетом можно пользоваться и для расчета теплопотерь отдельного помещения, всего дома или отдельной квартиры.

Пример технического задания для расчета теплопотерь

Сначала составляем простой план дома с указанием площадей помещений, размеров и расположения окон и входной двери. Это необходимо для определения площади поверхности дома, через которую происходят теплопотери.

Формула расчета теплопотерь

Для расчета теплопотерь применяем следующие формулы:

R = B / K — это формула расчета величины теплосопротивления ограждающих конструкций дома.

Q = S . dT / R — это формула расчета теплопотерь.

Q — теплопотери, Вт;
S — площадь ограждающих конструкций дома, м2;
dT — разница температуры между внутренним помещением и улицой, К;
R — значение теплового сопротивления конструкции, м2. К/Вт

Температурный режим внутри дома для расчета берем +21..+23°С — такой режим является наиболее комфортным для человека. Минимальная уличная температура для расчета теплопотерь взята -30°С, так как в зимний период в регионе: где построен дом (Ярославская область, Россия) такая температура может продержаться более одной недели и именно наименьший температурный показатель рекомендуется закладывать в расчеты, при этом разность температур получаем dТ = 51..53, в среднем — 52 градуса.

Общие теплопотери дома состоят из теплопотерь всех ограждающих конструкций, поэтому, используя эти формулы, выполняем:

После расчета получили такие данные:

Итого: суммарный результат теплопотерь через ограждающие конструкции составил — 1,84 кВт.ч.

Каждое здание, независимо от конструктивных особенностей, пропускает тепловую энергию через ограждения. Потери тепла в окружающую среду необходимо восстанавливать с помощью системы отопления. Сумма теплопотерь с нормируемым запасом – это и есть требуемая мощность источника тепла, которым обогревается дом. Чтобы создать в жилище комфортные условия, расчет теплопотерь производят с учетом различных факторов: устройства здания и планировки помещений, ориентации по сторонам света, направления ветров и средней мягкости климата в холодный период, физических качеств строительных и теплоизоляционных материалов.

По итогам теплотехнического расчета выбирают отопительный котел, уточняют количество секций батареи, считают мощность и длину труб теплого пола, подбирают теплогенератор в помещение – в общем, любой агрегат, компенсирующий потери тепла. По большому счету, определять потери тепла нужно для того, чтобы отапливать дом экономно – без лишнего запаса мощности системы отопления. Вычисления выполняют ручным способом либо выбирают подходящую компьютерную программу, в которую подставляют данные.

Как выполнить расчет?

Сначала стоит разобраться с ручной методикой – для понимания сути процесса. Чтобы узнать, сколько тепла теряет дом, определяют потери через каждую ограждающую конструкцию по отдельности, а затем складывают их. Расчет выполняют поэтапно.

1. Формируют базу исходных данных под каждое помещение, лучше в виде таблицы. В первом столбце записывают предварительно вычисленную площадь дверных и оконных блоков, наружных стен, перекрытий, пола. Во второй столбец заносят толщину конструкции (это проектные данные или результаты замеров). В третий – коэффициенты теплопроводности соответствующих материалов. В таблице 1 собраны нормативные значения, которые понадобятся в дальнейшем расчете:

Чем выше λ, тем больше тепла уходит сквозь метровую толщину данной поверхности.

2. Определяют теплосопротивление каждой прослойки: R = v/ λ, где v – толщина строительного или теплоизоляционного материала.

3. Делают расчет теплопотерь каждого конструктивного элемента по формуле: Q = S*(Т в -Т н)/R, где:

Т н – температура на улице, °C;
Т в – температура внутри помещения,°C;
S – площадь, м2.

Разумеется, на протяжении отопительного периода погода бывает разной (к примеру, температура колеблется от 0 до -25°C), а дом обогревается до нужного уровня комфорта (допустим, до +20°C).

Тогда разность (Т в -Т н) варьируется от 25 до 45.

Чтобы сделать расчет, нужна средняя разница температур за весь отопительный сезон. Для этого в СНиП 23-01-99 «Строительная климатология и геофизика» (таблица 1) находят среднюю температуру отопительного периода для конкретного города. Например, для Москвы этот показатель равен -26°. В этом случае средняя разница составляет 46°C. Для определения расхода тепла через каждую конструкцию складывают теплопотери всех ее слоев. Так, для стен учитывают штукатурку, кладочный материал, внешнюю теплоизоляцию, облицовку.

4. Считают итоговые потери тепла, определяя их как сумму Q внешних стен, пола, дверей, окон, перекрытий.

5. Вентиляция. К результату сложения добавляется от 10 до 40 % потерь на инфильтрацию (вентиляцию). Если установить в дом качественные стеклопакеты, а проветриванием не злоупотреблять, коэффициент инфильтрации можно принять за 0,1. В отдельных источниках указывается, что здание при этом вообще не теряет тепло, поскольку утечки компенсируются за счет солнечной радиации и бытовых тепловыделений.

Подсчет вручную

Исходные данные. Одноэтажный дом площадью 8х10 м, высотой 2,5 м. Стены толщиной 38 см сложены из керамического кирпича, изнутри отделаны слоем штукатурки (толщина 20 мм). Пол изготовлен из 30-миллиметровой обрезной доски, утеплен минватой (50 мм), обшит листами ДСП (8 мм). Здание имеет подвал, температура в котором зимой составляет 8°C. Потолок перекрыт деревянными щитами, утеплен минватой (толщина 150 мм). Дом имеет 4 окна 1,2х1 м, входную дубовую дверь 0,9х2х0,05 м.

Задание: определить общие теплопотери дома из расчета, что он находится в Московской области. Средняя разность температур в отопительный сезон – 46°C (как было сказано ранее). Помещение и подвал имеют разницу по температуре: 20 – 8 = 12°C.

1. Теплопотери через наружные стены.

Общая площадь (за вычетом окон и дверей): S = (8+10)*2*2,5 – 4*1,2*1 – 0,9*2 = 83,4 м2.

Определяется теплосопротивление кирпичной кладки и штукатурного слоя:

R клад. = 0,38/0,52 = 0,73 м2*°C/Вт.
R штук. = 0,02/0,35 = 0,06 м2*°C/Вт.
R общее = 0,73 + 0,06 = 0,79 м2*°C/Вт.
Теплопотери сквозь стены: Q ст = 83,4 * 46/0,79 = 4856,20 Вт.

2. Потери тепла через пол.

Общая площадь: S = 8*10 = 80 м2.

Вычисляется теплосопротивление трехслойного пола.

R доски = 0,03/0,14 = 0,21 м2*°C/Вт.
R ДСП = 0,008/0,15 = 0,05 м2*°C/Вт.

R утепл. = 0,05/0,041 = 1,22 м2*°C/Вт.
R общее = 0,03 + 0,05 + 1,22 = 1,3 м2*°C/Вт.

Подставляем значения величин в формулу для нахождения теплопотерь: Q пола = 80*12/1,3 = 738,46 Вт.

3. Потери тепла через потолок.

Площадь потолочной поверхности равна площади пола S = 80 м2.

Определяя теплосопротивление потолка, в данном случае не берут во внимание деревянные щиты: они закреплены с зазорами и не являются барьером для холода. Тепловое сопротивление потолка совпадает с соответствующим параметром утеплителя: R пот. = R утепл. = 0,15/0,041 = 3,766 м2*°C/Вт.

Величина теплопотерь сквозь потолок: Q пот. = 80*46/3,66 = 1005,46 Вт.

4. Теплопотери через окна.

Площадь остекления: S = 4*1,2*1 = 4,8 м2.

Для изготовления окон использован трехкамерный ПВХ профиль (занимает 10 % площади окна), а также двухкамерный стеклопакет с толщиной стекол 4 мм и расстоянием между стеклами 16 мм. Среди технических характеристик производитель указал тепловые сопротивления стеклопакета (R ст.п. = 0,4 м2*°C/Вт) и профиля (R проф. = 0,6 м2*°C/Вт). Учитывая размерную долю каждого конструктивного элемента, определяют среднее теплосопротивление окна:

R ок. = (R ст.п.*90 + R проф.*10)/100 = (0,4*90 + 0,6*10)/100 = 0,42 м2*°C/Вт.
На базе вычисленного результата считаются теплопотери через окна: Q ок. = 4,8*46/0,42 = 525,71 Вт.

Площадь двери S = 0,9*2 = 1,8 м2. Тепловое сопротивление R дв. = 0,05/0,14 = 0,36 м2*°C/Вт, а Q дв. = 1,8*46/0,36 = 230 Вт.

Итоговая сумма теплопотерь дома составляет: Q = 4856,20 Вт + 738,46 Вт + 1005,46 Вт + 525,71 Вт + 230 Вт = 7355,83 Вт. С учетом инфильтрации (10 %) потери увеличиваются: 7355,83*1,1 = 8091,41 Вт.

Чтобы безошибочно посчитать, сколько тепла теряет здание, используют онлайн калькулятор теплопотерь. Это компьютерная программа, в которую вводятся не только перечисленные выше данные, но и различные дополнительные факторы, влияющие на результат. Преимуществом калькулятора является не только точность расчетов, но и обширная база справочных данных.

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 – 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 – тепловое сопротивление, (м2*К)/Вт

? – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м2*К)

d – толщина материала, м

Значение коэффициентов теплопроводности для разных материалов можно посмотреть .

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:

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: 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.

Теплопотери определены для отапливаемых помещений 101, 102, 103, 201, 202 согласно плана этажей.

Основные теплопотери , Q (Вт), вычисляются по формуле:

Q = K × F × (t int — t ext) × n,

где: К – коэффициент теплопередачи ограждающей конструкцией;

F – площадь ограждающих конструкций;

n – коэффициент, учитывающий положение ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, приняты согласно табл. 6 «Коэффициент, учитывающий зависимость положения ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху» СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий». Для перекрытия над холодными подвалами и чердачными перекрытиями согласно п. 2 n = 0,9.

Общие теплопотери

Согласно п. 2а прил. 9 СНиП 2.04.05-91* добавочные теплопотери рассчитываются в зависимости от ориентации: стены, двери и окна, обращенные на север, восток, северо-восток и северо-запад в размере 0,1, на юго-восток и запад — в размере 0,05; в угловых помещениях дополнительно — по 0,05 на каждую стену, дверь и окно, обращённые на север, восток, северо-восток и северо-запад.

Согласно п. 2г прил. 9 СНиП 2.04.05-91* добавочные теплопотери для двойных дверей с тамбурами между ними принимаются равными 0,27 H, где H – высота здания.

Теплопотери на инфильтрацию для жилых помещений, согласно прил. 10 СНиП 2.04.05-91* «Отопление, вентиляция и кондиционирование», приняты по формуле

Q i = 0,28 × L × p × c × (t int — t ext) × k,

где: L – расход удаляемого воздуха, не компенсируемый приточным воздухом: 1м 3 /ч на 1м 2 пло щади жилых помещений и кухни объемом более 60 м 3 ;

c – удельная теплоемкость воздуха, равная 1кДж / кг × °С;

p – плотность наружного воздуха при t ext равная 1,2 кг / м 3 ;

(t int — t ext) – разность внутренней и наружной температур;

k – коэффициент теплопередачи – 0,7.

Q 101 = 0,28 × 108,3 м 3 × 1,2кг / м 3 × 1кДж / кг × °С × 57 × 0,7 = 1452,5 Вт ,

Q 102 = 0,28 × 60,5м 3 × 1,2кг / м 3 × 1кДж / кг × °С × 57× 0,7 = 811,2 Вт ,

Бытовые поступления тепла рассчитываются из расчёта 10 Вт/м 2 поверхности пола жилых помещений.

Расчётные теплопотери помещения определены как Q расч = Q + Q i — Q быт

Ведомость расчёта теплопотерь помещений

№ помещения

Наименование помещения

Наименование ограждающей конструкции

Ориентация помещения

Размер ограждения, F , м 2

Площадь ограждения

(F ), м 2

Коэффициент теплопередачи, кВт/м 2 ° C

t вн — t нар , ° C

Коэффициент, n

Основные теплопотери

(Q осн. ),Вт

Добавочные теплопотери %

Коэффициент добавок

Общие теплопотери, (Q общ ), Вт

Расход тепла на инфильтрацию, (Q i ), Вт

Бытовые тепло- поступления, Вт

Расчетные теплопотери,

(Q расч. ), Вт

На ориентацию

прочие

Жилая

комната

Σ 1138,4

Жилая

комната

Σ 474,3

Жилая

комната

Σ 1161,4

Жилая

комната

Σ 491,1

Лестничная клетка

Σ 2225,2

НС – наружная стена, ДО – двойное остекление, ПЛ – пол, ПТ – потолок, НДД – наружная двойная дверь с тамбуром

Безусловно, основные очаги теплопотери в доме — двери и окна, но при просмотре картины через экран тепловизора легко увидеть, что это не единственные источники утечки. Тепло теряется и через неграмотно монтированную кровлю, холодный пол, не утепленные стены. Теплопотери дома сегодня рассчитываются при помощи специального калькулятора. Это позволяет подобрать оптимальный вариант отопления и провести дополнительные работы по утеплению строения. Интересно, что для каждого типа строений (из бруса, бревен, уровень теплопотерь будет разным. Поговорим об этом подробнее.

Основы расчета теплопотерь

Контроль над теплопотерями систематично проводится только для помещений, отапливающихся в соответствии с сезоном. Помещения, не предназначенные для сезонного проживания, не подпадают под категорию зданий, поддающихся тепловому анализу. Программа теплопотери дома в этом случае не будет иметь практического значения.

Чтобы провести полный анализ, рассчитать теплоизоляционные материалы и подобрать систему отопления с оптимальной мощностью, необходимо обладать знаниями о реальной теплопотере жилища. Стены, крыша, окна и пол — не единственные очаги утечки энергии из дома. Большая часть тепла уходит из помещения через неправильно монтированные вентиляционные системы.

Факторы, влияющие на теплопотери

Основными факторами, влияющими на уровень теплопотерь, являются:

Высокий уровень перепада температур между внутренним микроклиматом помещения и температурой на улице.
Характер теплоизоляционных свойств ограждающих конструкций, к которым относятся стены, перекрытия, окна и др.

Величины измерения теплопотери

Ограждающие конструкции выполняют барьерную функцию для тепла и не позволяют ему свободно выходить наружу. Такой эффект объясняется теплоизоляционными свойствами изделий. Величина, использующаяся для измерения теплоизоляционных свойств, зовется теплопередающим сопротивлением. Такой показатель отвечает за отражение перепада значения температур при прохождении n-ого количества тепла через участок оградительных конструкций площадью 1 м 2. Итак, разберемся с тем, как рассчитать теплопотери дома.

К основным величинам, необходимым для вычисления теплопотери дома, относятся:

q — величина, обозначающая количество тепла, уходящего из помещения наружу через 1 м 2 барьерной конструкции. Измеряется в Вт/м 2 .
∆T — разница между температурой в доме и на улице. Измеряется в градусах (о С).
R — сопротивление теплопередаче. Измеряется в °С/Вт/м² или °С·м²/Вт.
S — площадь здания или поверхности (используется по необходимости).

Формула расчета теплопотери

Программа теплопотери дома рассчитывается по специальной формуле:

Проводя расчет, помните, что для конструкций, состоящих из нескольких слоев, суммируется сопротивление каждого слоя. Итак, как рассчитать теплопотери каркасного дома, обложенного кирпичом снаружи? Сопротивление потере тепла будет равно сумме сопротивления кирпича и дерева с учетом воздушной прослойкой между слоями.

Важно! Обратите внимание, что расчет сопротивления проводится для самого холодного времени года, когда разница температур достигает своего пика. В справочниках и пособиях всегда указывается именно это опорное значение, использующееся для дальнейших расчетов.

Особенности расчета теплопотерь деревянного дома

Расчет теплопотерь дома, особенности которого при вычислении необходимо учитывать, проводится в несколько этапов. Процесс требует особого внимания и сосредоточенности. Вычислить теплопотери в частном доме по простой схеме можно так:

Определяют через стены.
Рассчитывают через оконные конструкции.
Через дверные проемы.
Производят расчет через перекрытия.
Вычисляют теплопотери деревянного дома через напольное покрытие.
Складывают полученные ранее значения.
Учитывая тепловое сопротивление и потерю энергии через вентиляцию: от 10 до 360%.

Для результатов пунктов 1-5 используется стандартная формула расчета теплопотери дома (из бруса, кирпича, дерева).

Важно! Теплосопротивление для оконных конструкций берется из СНИП ІІ-3-79.

Строительные справочники зачастую содержат информацию в упрощенной форме, то есть результаты расчета теплопотери дома из бруса приводятся для разных типов стен и перекрытий. Например, вычисляют сопротивление при разнице температур для нетипичных помещений: угловых и не угловых комнат, одно- и многоэтажных строений.

Необходимость расчета теплопотерь

Обустройство комфортного жилища требует строгого контроля процесса на каждом из этапов выполнения работ. Поэтому организацию системы отопления, которой предшествует выбор самого метода обогрева помещения, нельзя упускать из виду. Работая над возведением дома, немало времени придется уделить не только проектной документации, но и расчету теплопотери дома. Если в дальнейшем вы собираетесь работать в области проектирования, то инженерные навыки расчета теплопотерь вам точно пригодятся. Так почему бы не потренироваться выполнять эту работу на опыте и сделать подробный расчет теплопотерь для собственного дома.

Важно! Выбор способа и мощности системы отопления напрямую зависит от проведенных вами расчетов. Вычислив показатель теплопотери неверно, вы рискуете мерзнуть в холодное время или изнемогать от жары из-за чрезмерного обогрева помещения. Необходимо не только правильно выбрать прибор, но и определить количество батарей или радиаторов, способное обогреть одну комнату.

Оценка теплопотери на расчетном примере

Если у вас нет необходимости изучать расчет теплопотери дома подробно, остановимся на оценочном разборе и определении потери тепла. Иногда в процессе расчетов возникают погрешности, поэтому лучше прибавлять минимальное значение к предполагаемой мощности отопительной системы. Для того чтобы приступить к расчетам, необходимо знать показатель сопротивления стен. Он отличается в зависимости от типа материала, из которого изготовлена постройка.

Сопротивление (R) для домов из керамического кирпича (при толщине кладки в два кирпича — 51 см) равно 0,73 °С·м²/Вт. Минимальный показатель толщины при таком значении должен составлять 138 см. При использовании в качестве базового материала керамзитбетона (при толщине стены 30 см) R составляет 0,58 °С·м²/Вт при минимальной толщине в 102 см. В деревянном доме или постройке из бруса с толщиной стен в 15 см и уровнем сопротивления 0,83 °С·м²/Вт требуется минимальная толщина в 36 см.

Стройматериалы и их сопротивление теплопередаче

Опираясь на эти параметры, можно с легкостью проводить расчеты. Найти значения сопротивлений вы можете в справочнике. В строительстве чаще всего используются кирпич, сруб из бруса или бревен, пенобетон, деревянный пол, потолочные перекрытия.

Значения сопротивления теплопередаче для:

кирпичной стены (толщ. 2 кирпича) — 0,4;
сруба из бруса (толщ. 200 мм) — 0,81;
сруба из бревна (диаметром 200 мм) — 0,45;
пенобетона (толщ. 300 мм) — 0,71;
деревянного пола — 1,86;
перекрытия потолка — 1,44.

Исходя из поданной выше информации, можно сделать вывод, что для правильного расчета теплопотерь потребуется всего две величины: показатель перепада температур и уровень сопротивления теплопередаче. Например, дом сделан из дерева (бревна) толщиной 200 мм. Тогда сопротивление равно 0,45 °С·м²/ Вт. Зная эти данные, можно вычислить процент теплопотери. Для этого проводят операцию деления: 50/0,45=111,11 Вт/м².

Расчет теплопотери по площади выполняется так: теплопотери умножаются на 100 (111,11*100=11111 Вт). С учетом расшифровки величины (1 Вт=3600) полученное число умножаем на 3600 Дж/час: 11111*3600=39,999 МДж/час. Проведя такие простые математические операции, любой хозяин может узнать о теплопотерях своего дома за час.

Расчет теплопотери помещения в онлайн-режиме

В интернете есть множество сайтов, предлагающих услугу онлайн-расчета теплопотери здания в режиме реального времени. Калькулятор представляет собой программу со специальной формой для заполнения, куда вы введете свои данные и после автоматического проведения подсчета увидите результат — цифру, которая и будет означать количество выхода тепла из жилого помещения.

Жилое помещение — это постройка, в которой проживают в течение всего отопительного сезона. Как правило, дачные строения, где отопительная система работает периодически и по необходимости, к категории жилых строений не относятся. Чтобы провести переоснащение и достичь оптимального режима теплообеспечения, придется провести ряд работ и по необходимости увеличить мощность системы отопления. Такое переоснащение может затянуться на длительный период. В целом весь процесс зависит от конструктивных особенностей дома и показателей увеличения мощности системы отопления.

Многие даже не слышали о существовании такого понятия, как «теплопотери дома», и впоследствии, сделав конструктивно правильный монтаж отопительной системы, всю жизнь мучаются от недостатка или избытка тепла в доме, даже не догадываясь об истинной причине. Именно поэтому так важно учитывать каждую деталь при проектировании жилища, заниматься лично контролем и построением, чтобы в итоге получить качественный результат. В любом случае жилище, независимо от того, из какого материала оно строится, должно быть комфортным. А такой показатель, как теплопотеря строения жилого характера, поможет сделать пребывание дома еще приятнее.

Расчет теплопотерь дома

Расчет теплопотерь проводим по формуле:

Q = S ∙ dT / R, где:

Q – теплопотери, Вт
S – площадь ограждающих конструкций дома, м2
dT – разница температуры между внутренним помещением и улицой, °C
R – значение теплового сопротивления конструкции, м2•°C/Вт

В качестве примера расчета теплопотерь, возьмем каркасный дом 6х6 метров и высота потолка 3 метра, с открытым крыльцом на входе в дом. То есть все четыре стены дома не закрыты от улицы никакими пристройками, в этом случае коэффициент понижения 0,7 не применяем.

Находим площадь стен (в формуле это — S)

Q = S ∙ dT / R

Общая площадь стен 72 м².
Площадь одного окна в комнатах № 1 и 2 – 2 м².
Площадь одного окна в комнате № 3 – 1,5 м².
Площадь входной двери – 1,6 м².

Площадь стен для расчета теплопотерь будет: 72 м² – (2м²+2м²+1,5м²+1,6 м²) = 64,9м² проводим математическое округление, и сумма получается равной S = 65 м².

Находим теплосопротивление стен (в формуле это — R)

Q = S ∙ dT / R

Теперь необходимо провести расчеты теплосопротивления материалов, которыми утеплены стены дома. Возьмем толщину утеплителя в стенах описываемого дома 150 мм внутри стен и 50 мм снаружи стен.

Доски рассчитывать не будем, так как в щитовых домах они играют роль конструктивного характера, но для удержания тепла внутри мало способствуют. Основное в каркаснике это – межстеновой утеплитель. Если несколько слоев, то тогда толщина каждого слоя рассчитывается отдельно и после суммируется, все увидите в примере.

И так приступим к описанию примера утеплителя в описываемом доме:

Толщина минераловатного утеплителя со стороны фасада дома – 50 мм с коэффициентом теплопроводности 0,04 Вт/мК.
Межстеновой утеплитель стекловата — толщина 150 мм с коэффициентом теплопроводности 0,045 Вт/мК.
Внутренняя обшивка стен мягкое ДВП – толщина слоя 12 мм, коэффициент теплопроводности 0,05 Вт/мК.

Расчет по формуле R = B / K – это формула расчета величины теплосопротивления ограждающих конструкций дома.

R – тепловое сопротивление, (м2*К)/Вт
К – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м2*К)
В – толщина материала, м

Берем первую формулу и начинаем считать:

R1 = (50мм:1000) : 0,04 Вт/мК = 1,28 м² ∙ °С / Вт
R2 = (100мм:1000) : 0,045 Вт/мК = 2,22 м² ∙ °С / Вт
R3 = (12мм:1000) : 0,05 Вт/мК = 0,24 м² ∙ °С / Вт

Получаем в итоге общую теплосопротивляемость утеплителей стен R=1,28 м² ∙ °С / Вт+2,22 м² ∙ °С / Вт+0,24 м² ∙ °С / Вт = 3,74 м² ∙ °С / Вт, округлим до R = 3,7 м² ∙ °С / Вт.

Находим разницу температур (в формуле это — dT)

Q = S ∙ dT / R

Для расчета теплопотерь нам осталось найти еще разницу температур – dT, между температурой в доме и на улице. Пусть на улице будет -25°С, а дома нам надо комфортную температуру при таком морозе +20°С. Получается dT = 45 градусов.

Теплопотери через пол и стены в грунт

Опубликовано 05 мая 2015
Рубрика: Теплотехника | 36 комментариев

/Обратите внимание!!! Статья дополнена P.S. (25.02.2016) и P.S. (08.01.2021)./

Несмотря на то, что теплопотери через пол большинства одноэтажных промышленных, административно-бытовых и жилых зданий редко превышают 15% от общих потерь тепла, а при увеличении этажности…

…порой не достигают и 5%, важность правильного решения задачи определения теплопотерь от воздуха первого этажа или подвала в грунт не теряет своей актуальности.

Особенно важно правильно рассчитать эти теплопотери для подвальных комнат (залов), где они могут составить все 100% для данного типа помещений!

В этой статье рассматриваются три варианта решения поставленной в заголовке задачи. Выводы — в конце статьи.

Считая потери тепла, всегда следует различать понятия «здание» и «помещение».

При выполнении расчета для всего здания преследуется цель — найти мощность источника и всей системы теплоснабжения.

При расчете тепловых потерь каждого отдельного помещения здания, решается задача определения мощности и количества тепловых приборов (батарей, конвекторов и т.д.), необходимых для установки в каждое конкретное помещение с целью поддержания заданной температуры внутреннего воздуха.

Воздух в здании нагревается за счет получения тепловой энергии от Солнца, внешних источников теплоснабжения через систему отопления и от разнообразных внутренних источников – от людей, животных, оргтехники, бытовой техники, ламп освещения, системы горячего водоснабжения.

Воздух внутри помещений остывает за счет потерь тепловой энергии через ограждающие конструкции строения, которые характеризуются термическими сопротивлениями, измеряемыми в м²·°С/Вт:

R=Σ(δ_i/λ_i)

δ_i – толщина слоя материала ограждающей конструкции в метрах;

λ_i – коэффициент теплопроводности материала в Вт/(м·°С).

Ограждают дом от внешней среды потолок (перекрытие) верхнего этажа, наружные стены, окна, двери, ворота и пол нижнего этажа (возможно – подвала).

Внешняя среда – это наружный воздух и грунт.

Расчет потерь тепла строением выполняют при расчетной температуре наружного воздуха для самой холодной пятидневки в году в местности, где построен (или будет построен) объект!

Но, разумеется, никто не запрещает вам сделать расчет и для любого другого времени года.

Расчет в Excel теплопотерь через пол и стены, примыкающие к грунту по общепринятой зональной методике В.Д. Мачинского.

Температура грунта под зданием зависит в первую очередь от теплопроводности и теплоемкости самого грунта и от температуры окружающего воздуха в данной местности в течение года. Так как температура наружного воздуха существенно различается в разных климатических зонах, то и грунт имеет разную температуру в разные периоды года на разных глубинах в различных районах.

Для упрощения решения сложной задачи определения теплопотерь через пол и стены подвала в грунт вот уже более 80 лет успешно применяется методика разбиения площади ограждающих конструкций на 4 зоны.

Каждая из четырех зон имеет свое фиксированное сопротивление теплопередаче в м²·°С/Вт:

R₁=2,1 R₂=4,3 R₃=8,6 R₄=14,2

Зона 1 представляет собой полосу на полу (при отсутствии заглубления грунта под строением) шириной 2 метра, отмеренную от внутренней поверхности наружных стен вдоль всего периметра или (в случае наличия подпола или подвала) полосу той же шириной, отмеренную вниз по внутренним поверхностям наружных стен от кромки грунта.

Зоны 2 и 3 имеют также ширину 2 метра и располагаются за зоной 1 ближе к центру здания.

Зона 4 занимает всю оставшуюся центральную площадь.

На рисунке, представленном чуть ниже зона 1 расположена полностью на стенах подвала, зона 2 – частично на стенах и частично на полу, зоны 3 и 4 полностью находятся на полу подвала.

Если здание узкое, то зон 4 и 3 (а иногда и 2) может просто не быть.

Площадь пола зоны 1 в углах учитывается при расчете дважды!

Если вся зона 1 располагается на вертикальных стенах, то площадь считается по факту без всяких добавок.

Если часть зоны 1 находится на стенах, а часть на полу, то только угловые части пола учитываются дважды.

Если вся зона 1 располагается на полу, то посчитанную площадь следует при расчете увеличить на 2×2х4=16 м²(для дома прямоугольного в плане, т.е. с четырьмя углами).

Если заглубления строения в грунт нет, то это значит, что H=0.

Ниже представлен скриншот программы расчета в Excel теплопотерь через пол и заглубленные стены для прямоугольных в плане зданий.

Площади зон F₁, F₂, F₃, F₄ вычисляются по правилам обычной геометрии. Задача громоздкая, требует часто рисования эскиза. Программа существенно облегчает решение этой задачи.

Общие потери тепла в окружающий грунт определяются по формуле в КВт:

Q_Σ=((F₁+F_1у)/R₁+F₂/R₂+F₃/R₃+F₄/R₄)*(t_вр-t_нр)/1000

Пользователю необходимо лишь заполнить в таблице Excel значениями первые 5 строчек и считать внизу результат.

Для определения тепловых потерь в грунт помещений площади зон придется считать вручную и затем подставлять в вышеприведенную формулу.

На следующем скриншоте показан в качестве примера расчет в Excel теплопотерь через пол и заглубленные стены для правого нижнего (по рисунку) помещения подвала.

Сумма потерь тепла в грунт каждым помещением равна общим тепловым потерям в грунт всего здания!

На рисунке ниже показаны упрощенные схемы типовых конструкций полов и стен.

Пол и стены считаются неутепленными, если коэффициенты теплопроводности материалов (λ_i), из которых они состоят, больше 1,2 Вт/(м·°С).

Если пол и/или стены утеплены, то есть содержат в составе слои с λ<1,2 Вт/(м·°С), то сопротивление рассчитывают для каждой зоны отдельно по формуле:

R_утепл_i=R_{неутепл}_i+Σ(δ_j/λ_j)

Здесь δ_j – толщина слоя утеплителя в метрах.

Для полов на лагах сопротивление теплопередаче вычисляют также для каждой зоны, но по другой формуле:

R_{на лагах}_i=1,18*(R_{неутепл}_i+Σ(δ_j/λ_j))

Расчет тепловых потерь в MS Excel через пол и стены, примыкающие к грунту по методике профессора А.Г. Сотникова.

Очень интересная методика для заглубленных в грунт зданий изложена в статье «Теплофизический расчет теплопотерь подземной части зданий». Статья вышла в свет в 2010 году в №8 журнала «АВОК» в рубрике «Дискуссионный клуб».

Тем, кто хочет понять смысл написанного далее, следует прежде обязательно изучить вышеназванную статью.

А.Г. Сотников, опираясь в основном на выводы и опыт других ученых-предшественников, является одним из немногих, кто почти за 100 лет попытался сдвинуть с мертвой точки тему, волнующую многих теплотехников. Очень импонирует его подход с точки зрения фундаментальной теплотехники. Но сложность правильной оценки температуры грунта и его коэффициента теплопроводности при отсутствии соответствующих изыскательских работ несколько сдвигает методику А.Г. Сотникова в теоретическую плоскость, отдаляя от практических расчетов. Хотя при этом, продолжая опираться на зональный метод В.Д. Мачинского, все просто слепо верят результатам и, понимая общий физический смысл их возникновения, не могут определенно быть уверенными в полученных числовых значениях.

В чем смысл методики профессора А.Г. Сотникова? Он предлагает считать, что все теплопотери через пол заглубленного здания «уходят» в глубь планеты, а все потери тепла через стены, контактирующие с грунтом, передаются в итоге на поверхность и «растворяются» в воздухе окружающей среды.

Это похоже отчасти на правду (без математических обоснований) при наличии достаточного заглубления пола нижнего этажа, но при заглублении менее 1,5…2,0 метров возникают сомнения в правильности постулатов…

Несмотря на все критические замечания, сделанные в предыдущих абзацах, именно развитие алгоритма профессора А.Г. Сотникова видится весьма перспективным.

Выполним расчет в Excel теплопотерь через пол и стены в грунт для того же здания, что и в предыдущем примере.

Записываем в блок исходных данных размеры подвальной части здания и расчетные температуры воздуха.

Далее необходимо заполнить характеристики грунта. В качестве примера возьмем песчаный грунт и впишем в исходные данные его коэффициент теплопроводности и температуру на глубине 2,5 метров в январе. Температуру и коэффициент теплопроводности грунта для вашей местности можно найти в Интернете.

Стены и пол выполним из железобетона (λ=1,7 Вт/(м·°С)) толщиной 300мм (δ=0,3 м) с термическим сопротивлением R=δ/λ=0,176 м²·°С/Вт.

И, наконец, дописываем в исходные данные значения коэффициентов теплоотдачи на внутренних поверхностях пола и стен и на наружной поверхности грунта, соприкасающегося с наружным воздухом.

Программа выполняет расчет в Excel по нижеприведенным формулам.

Площадь пола:

F_пл=B*A

Площадь стен:

F_ст=2*h*(B+A)

Условная толщина слоя грунта за стенами:

δ_усл=f(h/H)

Термосопротивление грунта под полом:

R₁₇=(1/(4*λ_гр)*(π/F_пл)^0,5

Теплопотери через пол:

Q_пл=F_пл*(t_в— t_гр)/(R₁₇+R_пл+1/α_в)

Термосопротивление грунта за стенами:

R₂₇=δ_усл/λ_гр

Теплопотери через стены:

Q_ст=F_ст*(t_в— t_н)/(1/α_н+R₂₇+R_ст+1/α_в)

Общие теплопотери в грунт:

Q_Σ=Q_пл+Q_ст

Замечания и выводы.

Теплопотери здания через пол и стены в грунт, полученные по двум различным методикам существенно разнятся. По алгоритму А.Г. Сотникова значение Q_Σ=16,146 КВт, что почти в 5 раз больше, чем значение по общепринятому «зональному» алгоритму — Q_Σ=3,353 КВт!

Дело в том, что приведенное термическое сопротивление грунта между заглубленными стенами и наружным воздухом R₂₇=0,122 м²·°С/Вт явно мало и навряд ли соответствует действительности. А это значит, что условная толщина грунта δ_усл определяется не совсем корректно!

К тому же «голый» железобетон стен, выбранный мной в примере — это тоже совсем нереальный для нашего времени вариант.

Внимательный читатель статьи А.Г. Сотникова найдет целый ряд ошибок, скорее не авторских, а возникших при наборе текста. То в формуле (3) появляется множитель 2 у λ, то в дальнейшем исчезает. В примере при расчете R₁₇нет после единицы знака деления. В том же примере при расчете потерь тепла через стены подземной части здания площадь зачем-то делится на 2 в формуле, но потом не делится при записи значений… Что это за неутепленные стены и пол в примере с R_ст=R_пл=2 м²·°С/Вт? Их толщина должна быть в таком случае минимум 2,4 м! А если стены и пол утепленные, то, вроде, некорректно сравнивать эти теплопотери с вариантом расчета по зонам для неутепленного пола.

Но самый главный вопрос автору (или редакции журнала) касается формулы (3) и графика:

R₂₇=δ_усл/(2*λ_гр)=К(cos((h/H)*(π/2)))/К(sin((h/H)*(π/2)))

Насчет вопроса, относительно присутствия множителя 2 у λ_гр было уже сказано выше.

Я поделил полные эллиптические интегралы друг на друга. В итоге получилось, что на графике в статье показана функция при λ_гр=1:

δ_усл= (½)*К(cos((h/H)*(π/2)))/К(sin((h/H)*(π/2)))

Но математически правильно должно быть:

δ_усл= 2*К(cos((h/H)*(π/2)))/К(sin((h/H)*(π/2)))

или, если множитель 2 у λ_гр не нужен:

δ_усл= 1*К(cos((h/H)*(π/2)))/К(sin((h/H)*(π/2)))

Это означает, что график для определения δ_услвыдает ошибочные заниженные в 2 или в 4 раза значения…

Выходит пока всем ничего другого не остается, как продолжать не то «считать», не то «определять» теплопотери через пол и стены в грунт по зонам? Другого достойного метода за 80 лет не придумали. Или придумали, но не доработали?!

Предлагаю читателям блога протестировать оба варианта расчетов в реальных проектах и результаты представить в комментариях для сравнения и анализа.

Все, что сказано в последней части этой статьи, является исключительно мнением автора и не претендует на истину в последней инстанции. Буду рад выслушать в комментариях мнение специалистов по этой теме. Хотелось бы разобраться до конца с алгоритмом А.Г. Сотникова, ведь он реально имеет более строгое теплофизическое обоснование, чем общепринятая методика.

Прошу уважающих труд автора скачивать файл с программами расчетов после подписки на анонсы статей!

Ссылка на скачивание файла:

teplopoteri-cherez-pol-i-steny-v-grunt (xls 80,5KB)

P. S. (25.02.2016)

Почти через год после написания статьи удалось разобраться с вопросами, озвученными чуть выше.

Во-первых, программа расчета теплопотерь в Excel по методике А.Г. Сотникова считает все правильно — точно по формулам А.И. Пеховича!

Во-вторых, внесшая сумятицу в мои рассуждения формула (3) из статьи А.Г. Сотникова не должна выглядеть так:

R₂₇=δ_усл/(2*λ_гр)=К(cos((h/H)*(π/2)))/К(sin((h/H)*(π/2)))

В статье А.Г. Сотникова — не верная запись! Но далее график построен, и пример рассчитан по правильным формулам!!!

Так должно быть согласно А.И. Пеховичу (стр 110, дополнительная задача к п.27):

R₂₇=δ_усл/λ_гр=1/(2*λ_гр)*К(cos((h/H)*(π/2)))/К(sin((h/H)*(π/2)))

Отсюда:

δ_усл=R₂₇*λ_гр=(½)*К(cos((h/H)*(π/2)))/К(sin((h/H)*(π/2)))

P. S. (08.01.2021)

Время не стоит на месте… Широкому кругу инженеров стали доступны программы численного решения физических полей методом конечных элементов.

Рассмотренный в статье пример расчета теплопотерь подвала выполним в программе Agros2D, которую можно свободно скачать с официального сайта agros2d.org (с русским интерфейсом).

Исходные данные для расчета — те же:

1. Размеры подвала в плане по внутренним замерам – 9×12 м, заглубление – 2,5 м.

2. Стены и пол выполнены из железобетона толщиной 0,3 м с коэффициентом теплопроводности λ=1,7 Вт/(м·К).

3. Теплопроводность грунта λ=1,16 Вт/(м·К).

4. На границе «внутренняя поверхность подвала – воздух в подвале» коэффициент теплоотдачи α=8,7 Вт/(м²*К), температура воздуха в подвале t_вр=+16 °С.

5. На границе «наружная поверхность грунта – наружный воздух» коэффициент теплоотдачи α=23 Вт/(м²*К), температура наружного воздуха t_нр=-37 °С.

6. Нижняя граница грунта — ломаная изотермическая поверхность с постоянной температурой t_гр=+4 °С.

7. Через боковые поверхности блока грунта и через верхние поверхности железобетонных стен тепловой поток отсутствует.

Форма нижней поверхности грунта выбрана таким образом, что глубина промерзания грунта на удалении от здания составляет ~ 2,4 м.

На скриншоте представлено стационарное температурное поле, рассчитанное в программе Agros2D.

Результаты расчета:

1. Теплопотери подвала через пол – 1,23 КВт.

2. Теплопотери подвала через стены – 4,12 КВт.

3. Общие теплопотери подвала – 5,35 КВт.

Выводы:

1. Полученный результат в 1,6 раза больше результата, полученного по зональной методике Мачинского и в 3 раза меньше результата по методике Сотникова.

2. Если в расчетной модели уменьшить глубину промерзания грунта с 2,4 м до 2,0 м, добавив на поверхность слой снега, то рассчитанные в Agros2D теплопотери будут весьма близки к результату, полученному по зональной методике.

Другие статьи автора блога

На главную

Статьи с близкой тематикой

Отзывы

Узнать | OpenEnergyMonitor

Теплопотери, теплопроводность и коэффициент теплопроводности строительной ткани

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.

Следует знать в обозначениях фундаментальной физики, что Вт — это количество энергии в единицу времени.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 градусов. 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 потерю 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 требуется 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 объект-домик 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 кубический дом расположен в безветренном и солнечном климате, 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 внешнюю 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 кВтч в день и 9268 кВтч в год.

Потери тепла через элементы здания — это 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:

  Потери тепла = 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:

  Показатель 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.

Как рассчитать тепловыделение в ваттах?

Создано 1 февраля 2020 г.

Аджиткумар Ананту Джеякумар

Рассеивание тепла является одним из решающих факторов при проектировании компонентов теплопередачи. Например, мы можем использовать возможности рассеивания тепла для определения эффективности теплообменника.

Используя CFD, как мы можем рассчитать количество тепла, рассеиваемого жидкостью?

Решение

Чтобы определить, сколько тепла жидкость теряет (или получает) через систему, мы можем использовать следующее уравнение:

$$ Q = m C_p \ Delta T \ tag {1} $$

где \ (Q \) (\ (W \)) — тепло, которое жидкость теряет / получает, \ (m \) (\ (\ frac {kg} {s} \)) — массовый расход жидкость, \ (C_p \) (\ (\ frac {J} {кг.K} \)) — удельная теплоемкость жидкости, а \ (\ Delta T \) \ ((K) \) — разница температур между выходом и входом.

В следующем разделе мы покажем, как использовать эту формулу, на примере теплообменника.

Ожидаемый результат

Давайте рассмотрим моделирование сопряженной теплопередачи (CHT) с использованием кожухотрубного теплообменника из рисунка 1:

Рис. 1: Вода со стороны трубы рассеивает тепло от горячего воздуха в межтрубной зоне теплообменника.

Из уравнения 1 мы знаем, какая информация необходима для расчета теплоотдачи горячей жидкости. Общий массовый расход воздуха \ (m \) и температура воздуха на входе \ (T_ {Inlet} \) предоставляются в качестве граничных условий для моделирования.

Рисунок 2: Если вы используете фиксированное значение или объемный расход на входе, вы также можете рассчитать массовый расход.

На вкладке Материалы мы можем получить удельную теплоемкость \ (C_p \) жидкости:

Рисунок 3: Удельная теплоемкость показывает, сколько тепла необходимо для повышения температуры 1 кг данного вещества на 1 градус Кельвина.

Прежде чем рассчитать количество тепла, рассеиваемого горячим воздухом, нам необходимо определить температуру воздуха на выходе. Чтобы получить эту информацию, мы можем установить контроль результатов Среднее значение площади для воздуховыпускного отверстия и запустить моделирование CHT.

Рисунок 4: С помощью элемента управления средним результатом по площади мы можем быстро получить все параметры для конкретных лиц.

Используя уравнение 1 в качестве эталона, общее количество тепла, рассеиваемого (\ (Q \)) от горячего воздуха в этом примере, составляет:

$$ Q = 0.21 \ times 1004 \ times (335,58 \ — 573,15) = \ — 50089 \ W \ tag {2} $$

Обратите внимание, что значение \ (Q \) в уравнении 2 отрицательно, поскольку горячий воздух теряет тепло через систему.

Если вы хотите узнать больше о теплообменниках, ознакомьтесь с этим пошаговым руководством.

Если ни одно из приведенных выше предложений не помогло решить вашу проблему, опубликуйте вопрос на нашем форуме или свяжитесь с нами.

HSC Chemistry, Программное обеспечение для моделирования процессов, уравнения реакций, тепловые и материальные балансы, калькулятор тепловых потерь, расчеты равновесия, равновесия электрохимических ячеек, диаграммы Eh-pH — диаграмма Пурбе, диаграммы Tpp — диаграммы стабильности, итерации минералогии

Новая версия химии HSC 10

Лучшие новые функции

Новое лицензирование на основе подписки заменяет старое бессрочное лицензирование

Файлы расчетного модуля HSC 9 обратно совместимы с новым HSC 10
Sim Model Base расширяет личный опыт до знаний организации
Sim Model Optimization with Monte-Carlo, PSO, Simplex, MFit (SQP)
Sim Model Convergence Monitor for static модели
Sim Dynamic Report — новый инструмент для сбора данных моделирования.
Sim-файл.Улучшена скорость загрузки и вычислений. Параметры Питцера, расчет потенциала электродов
Aqua Module с собственной базой данных Pitzer
Новый модуль пробоотборника с функциями сохранения / открытия
Diagram Navigator Module: новый алгоритм триангуляции и несколько небольших улучшений
Модуль обработки данных с новыми алгоритмами и более быстрой графикой
Модуль базы данных материалов со ссылками к карте местности
HSC Main Databa se Модуль с новыми и обновленными данными для химических веществ
Главное меню HSC с подменю
Множество мелких улучшений и исправлений ошибок

Новые типы лицензий HSC

Базовая лицензия подходит для персональных ноутбуков и рабочих станций, а также других локальных машин.

Плавающая лицензия хороша для персональных портативных компьютеров, рабочих станций и других локальных машин, если только очень немногие из многих пользователей используют HSC одновременно. Установка производится на локальные устройства.

Серверная лицензия дает гибкость использования HSC через удаленное соединение несколькими конечными пользователями. Обновления HSC также легко выполнять, поскольку установка выполняется на одном сервере. Однако требуется большая вычислительная мощность и быстрый доступ к сети, если несколько конечных пользователей используют HSC на одном сервере.Серверная лицензия будет выпущена в первом квартале 2016 года.

Virtual Device Лицензия дает гибкость при запуске HSC на виртуальном устройстве. Это, например, позволяет запускать HSC на компьютере Apple, если мультизагрузочная утилита Boot Camp недоступна. Лицензия на виртуальное устройство будет выпущена в первом квартале 2016 года.

Как рассчитать тепловые потери через Windows | Руководства по дому

По оценкам Совместного расширения Университета Висконсина, от 12 до 30 процентов вашего годового счета за отопление идет на компенсацию потерь тепла через окна.Знание стоимости тепла, ежегодно теряемого через стекло каждого окна, может помочь вам принять меры по сокращению счетов за отопление. Опытный домовладелец может рассчитать эти потери и, в сочетании с надлежащей обработкой окон, существенно изменить стоимость отопления дома. Министерство энергетики США отмечает, что надлежащая обработка окон может снизить счет за отопление до 25 процентов.

Измерьте и запишите ширину и длину окна в дюймах. Вычислите квадратный метр окна, умножив ширину на длину и разделив на 144.

Найдите стоимость единицы отопительной продукции из вашего счета за отопление. Например, стоимость электроэнергии указана за киловатт-час или кВт · ч, нефть — за галлон, а природный газ — за 100 кубических футов. Запишите это число.

Определите градусо-дни отопления, или DD, для вашего района. Это количество градусов, при котором средняя дневная температура опускается ниже 65 градусов по Фаренгейту. Поставщик топлива для отопления, метеорологическая служба или аэропорт, как правило, может предоставить эту цифру. Например, один день с 20-градусной погодой обеспечивает 45 DD.

Рассчитайте стоимость потери тепла на квадратный фут окна, умножив стоимость топлива на единицу на количество градусо-дней. Умножьте результат на 38,82 для электроэнергии, 1,57 для нефти и 2,03 для природного газа и разделите результат на 10 000. Конечная цифра — это стоимость потери тепла на квадратный фут окна с двойным остеклением. Например: Стоимость электроэнергии: 98 центов, умноженные на 5000 DD, равны 4900, умноженные на 38,82, получатся 190 218, разделенные на 10 000 равны 19,02 доллара за квадратный фут окна в год.Для окон с тройным остеклением умножьте результат на 0,65. Для окна с одним стеклом умножьте результат на 2,27.

Ссылки

Советы

Древесина и уголь исключены из этих расчетов, поскольку производство тепла этими видами топлива не согласуется.

Writer Bio

Линда Эрлам начала писать учебные пособия в 1979 году. Она также ведет раз в две недели газетную колонку «Дилеммы дизайна» в «Lakeshore News» и публиковалась в журнале «Design and Drapery Pro».Эрлам — выпускник Школы дизайна интерьеров в Шеффилде, практикующий декоратор интерьеров и оператор драпировочной мастерской.

Сколько потери тепла обходятся вашему бизнесу

Нагрев, $ / час = (. 154 x куб. Фут / мин x (дг) x T x C) / q

Доступные британские тепловые единицы (q) и стоимость единицы топлива (C)

Тип топлива	Единица измерения	Доступные британские тепловые единицы на единицу — q	Средняя стоимость единицы $
Уголь	фунтов	6000	0.0522
Масло	Гал	106500	2,52
Газовый теплообменник	Cu.Ft.	800	0,01664
Газ прямого нагрева	Cu.Ft.	900	0,01664

Годовые нормальные градусо-дни отопления (dg)

Температура воздуха F	Олбани	Бостон	Чикаго	Кливленд	Детройт	Миннеаполис
80	11782	10409	10613	11343	10959	13176
78	11062	9690	9940	10621	10256	12478
76	10356	8994	9283	9915	9581	11797
74	9669	8317	8656	9229	8920	11142
72	9007	7668	8046	8567	8291	10496
70	8364	7046	7468	7928	7678	9870
68	7750	6458	6905	7313	7100	9269
66	7162	5903	6373	6722	6543	8687
64	6607	5370	5875	6165	6020	8131
62	6081	4873	5399	5636	5533	7590
60	5586	4399	4936	5140	5054	7086

Температура воздуха F	Н.Ю.	Филадельфия	Питтсбург	Сент-Луис	Вашингтон, округ Колумбия.
80	9284	9652	10797	8943	8422
78	8596	8954	10076	8310	7764
76	7938	8285	9379	7702	7139
74	7308	7641	8702	7121	6538
72	6706	7028	8050	6560	5974
70	6146	6438	7429	6023	5438
68	5606	5886	6833	5523	4929
66	5101	5360	6272	5053	4455
64	4621	4864	5734	4595	4014
62	4176	4397	5234	4168	3588
60	3747	3952	4769	3761	3182

Расчет потерь тепла — Технологический теплообмен

ЦИТАТА (Qalander (Chem) @ 23 января 2009 г., 02:41) ЦИТАТА (WEEWA @ 23 января 2009 г., 11:06)

УВАЖАЕМЫЙ МОЙ ДРУГ
МНЕ НУЖНА ПРОБЛЕМА ДЛЯ ПОМОЩИ.МОЙ ЗАВОД ПЫТАЛСЯ УПРАВЛЯТЬ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕМ. И Я ХОЧУ РАССЧИТАТЬ ТЕПЛОПОТЕРЮ НА ФЛАНЦЕ, ЛЮКЕ, КЛАПАНЕ, БЕЗ ИЗОЛЯЦИИ, МОЖНО ЛИ ВЫ СКАЗАТЬ МНЕ О ФОРМУЛЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ТЕПЛОПОТЕРЯ.
БОЛЬШОЕ СПАСИБО

Уважаемая WEEWA Привет / Доброе утро,
Во-первых, избегайте криков на всех остальных (прекратите использование заглавных букв) и поясните свою предысторию!
Общая формула теплопередачи: Q = UXAX Разница температур

«Q» — передаваемое тепло,
«U» — коэффициент теплопередачи для конкретного используемого материала,
«A» — площадь, доступная для (воздействия) тепла передача
«Разница температур» между внутренней ( горячее, ) поверхностью и «преобладающей температурой окружающей среды ( холоднее )»

Надеюсь, это поможет
Qalander

Уважаемый Qalander,

То, что вы упомянули, является общим уравнением для тепла передача от теплообменного оборудования.Человек спрашивает о потерях тепла из трубопроводных систем, и именно здесь то, что вы упомянули, не применимо.

Weeva:

Посмотрите следующие потоки для потерь тепла в системах трубопроводов и оборудования, которые дают уравнения для расчета потерь тепла:

http: //www.cheresour…amp; qpid = 25482 #

http: / /www.cheresour…art=#entry20822

Основная проблема, на мой взгляд, заключается в том, стоит ли выполнять это упражнение, поскольку в любой системе обогрева трубопроводов / оборудования, включающей некоторый теплоноситель (трубы с рубашкой или оборудование), фланцевые соединения, включая Клапаны обычно остаются неизолированными с единственной целью обнаружения утечек теплоносителя, поскольку фланцы, крышки и сальники являются потенциальными точками утечки и должны быть немедленно обнаружены в случае утечки.Естественно, если они будут покрыты изоляцией, будет очень сложно обнаружить утечку.

Будьте уверены, что эти неизолированные части составляют очень небольшой процент от общей площади поверхности системы, подлежащей обогреву, и любой потерей тепла через них можно практически пренебречь. Однако, если вы все еще чувствуете, что это упражнение необходимо выполнить, вы можете рассчитать теплопотери в соответствии с методом, описанным в вышеупомянутых темах.

Удачных расчетов.

С уважением,
Анкур.

Страница справки калькулятора тепловых потерь

Излучательная инфракрасная страница справки калькулятора тепловых потерь

Этот файл справки объяснит, что ожидается в качестве ввода от пользователя для каждого запроса при расчете тепла / потерь.

Все элементы данных (пробелы) будут иметь значение по умолчанию, кроме пробелов «Подготовлено для» и «Подготовлено». Пользователь может переопределить (изменить) любые пустые данные. Существует справочная таблица для значений «U» строительного материала. Все пустые данные должны быть заполнены, даже если значение равно нулю.Например, если в здании нет окон, введите ноль в поле «Общая площадь окон».

Все значения могут быть изменены в любое время перед созданием отчета об анализе тепловых потерь, включая раздел «Общие тепловые потери», но введенные вами значения будут использоваться в окончательном отчете. Например, если программа вычисляет потерю тепла в 1 000 000 БТЕ и у вас деревянный или земляной пол, вам необходимо удвоить потери тепла, поэтому вы можете ввести 2 000 000 в поле «Общая оценка тепловых потерь».Теперь при создании отчета в отчете будет использоваться значение 2 000 000.

Подготовлено для

Это должны быть название и адрес организации, для которой вы готовите свой анализ. Это следует вводить, используя прописные и строчные буквы, в отчете будет напечатано именно то, что вы вводите.

Подготовлено

Это должны быть ваше имя и адрес, введенные точно так, как вы хотите, чтобы они были в окончательном отчете.

Расчетные зимние условия

«Зимний дизайн» означает среднюю «зимнюю» температуру наружного воздуха для определенного города или близлежащей местности.«Внутренняя» температура — это основа дизайна помещения, т. Е. Установка температуры термостата, необходимая для комфортного использования в типичной системе принудительного воздушного отопления — доступна с шагом 5 ° F (55, 60, 65, 70 и 75 ° F. .) Наша программа автоматически рассчитает бланк «Разница температур». Не отменяйте это значение.

«Информация о градусах и днях» относится к количеству градусо-дней для выбранного города при выбранной температуре в помещении. Пожалуйста, выберите город, ближайший к месту расположения здания.Вы можете щелкнуть поле и «потянуть» полосу прокрутки справа, чтобы быстрее найти свое местоположение.

Информация о топливе используется для анализа затрат между системами инфракрасного отопления и обычными системами отопления. Стоимость топлива относится к стоимости термостата для природного газа и стоимости галлона пропана.

Строительные спецификации

В этом разделе обрабатывается вся информация, необходимая для расчета предполагаемых потерь тепла в здании.Первое приглашение заполнит значения «U» по умолчанию для различных частей здания. Значения «U» по умолчанию можно использовать, если вы не знаете фактическое значение «U» для каждого материала. Также имеется справочная таблица значений «U», доступ к которой можно получить, щелкнув ссылку «Коэффициент U».

Открытые стены

Это значение представляет собой общую длину в линейных футах открытых открытых стен (не обогреваемых стен).

Высота стены — это высота стен здания (не высота установки нагревателя ).

Наружные окна

Это общая площадь всех открытых окон. Введите значение в квадратных футах.

Двери входные

Это общая площадь в квадратных футах всех открытых дверей, включая большие потолочные двери. Используйте значение «U» для дверей с наибольшей площадью.

Крыша

Это должна быть общая площадь крыши в квадратных футах.

Этаж

Это будет общая линейная длина периметра здания в футах, в большинстве случаев это будет то же значение, что и Exposed Walls .Если пол деревянный или грязный, вам придется вручную удвоить расчет тепловых потерь в разделе «Общие тепловые потери».

Анализ инфильтрации

Наружный воздух попадает в здание и вытесняет соответствующий объем воздуха в помещении за счет «силы тяжести» (естественные, атмосферные силы) или «механической» вентиляции (вытяжные вентиляторы).

Гравитационная инфильтрация измеряется количеством воздухообменов в час. Если вы не уверены, выберите «Низкий», «Средний» или «Высокий» из списка выбора, и значение будет заполнено за вас.Например, если вы выберете «Высокий», значение будет обновлено до 2,0 воздухообмена в час. Если у вас их больше, просто введите значение в поле.

Механический выхлоп измеряется в кубических футах в минуту (CFM).

Большая из «гравитационной» или «механической» скорости инфильтрации автоматически добавляется к предыдущему расчету общих потерь тепла при передаче, чтобы получить общие потери тепла в здании.

Общие тепловые потери

Этот раздел требует только нажатия кнопки «Рассчитать».Программа заполнит три пробела. «Потери тепла при передаче» рассчитываются на основе информации, предоставленной о здании. «Потери тепла при инфильтрации» — это дополнительные потери тепла из-за инфильтрации. «Общие тепловые потери» — это сумма двух других значений. Если по какой-то причине вы хотите увеличить или уменьшить эти значения, просто введите значение, и введенное вами значение будет использовано при создании отчета.

Размер оборудования

Эти пробелы относятся к факторам, которые требуют увеличения общей мощности отопительного оборудования для приспособления к особым условиям здания.Например, если внешний воздух необходимо направлять в горелку для подачи воздуха для горения (вместо того, чтобы подавать воздух для горения изнутри отапливаемого помещения), мощность этой горелки увеличивается на 10%, когда вы нажимаете «Да» вместо «Есть». вы используете наружный воздух для горения? »

Монтажная высота радиационного трубчатого обогревателя может иметь аналогичный эффект. Для каждого фута монтажной высоты, превышающей оптимальную 15 футов, наша программа добавляет 1% к расчету общих тепловых потерь. Просто введите высоту монтажа в соответствующее поле.

Годовое сравнение стоимости топлива

Программа по тепловым потерям будет обрабатывать ежегодное сравнение затрат на топливо для оборудования с принудительным воздушным отоплением и наших газовых радиационных трубчатых нагревателей. Эти программы включают в себя признанное в отрасли «Правило снижения на 10 градусов» для оценки годовых затрат на топливо для радиационных трубчатых нагревателей, которое применяется следующим образом: если уставка термостата должна быть 70 ° F для комфорта персонала с принудительным воздушным отоплением , этот персонал будет одинаково комфортно работать с нашими газовыми радиационными трубчатыми нагревателями при температуре 60 ° F.установка термостата.

Создание отчета

Теперь, когда все поля заполнены, просто нажмите кнопку «Щелкните здесь», и появится новое окно с отчетом об анализе тепловых потерь. Чтобы распечатать отчет, просто нажмите кнопку принтера или выберите «Файл» в строке меню вверху окна, затем «Печать» в строке меню вверху окна. Если вас не устраивает отчет, нажмите кнопку «Закрыть отчет», внесите любые изменения в данные, которые вы ввели, и заново создайте отчет.

После того, как вы распечатали отчет об анализе, вы готовы к шагу 2, который является разделом программы помощи при выборе оборудования. Нажмите кнопку «Перейти к шагу 2». Экран будет обновлен, чтобы показать вам три модельных ряда и краткое описание каждой из них. Выберите модель, которая наилучшим образом соответствует вашим потребностям.

Каждая линейка моделей будет содержать разделенный экран с доступными горелками, показанными вверху с некоторой полезной информацией, например, размером горелки, конфигурацией трубок и т. Д.Нажмите на синий шар слева от модели, которую хотите использовать. Конкретная информация для этой модели будет отображаться в нижней половине вашего окна.

Заполните поля, относящиеся к желаемому типу горелки, природному газу или пропану, введите конфигурацию и длину трубки, которая вам нужна, и укажите количество дополнительного оборудования, которое вы хотите или требуется.

Разное