民家の暖房システム用のボイラー、ラジエーター、パイプを自分で手に入れたいとしましょう。タスク番号1-暖房の熱負荷を計算します。つまり、建物を快適な室内温度まで暖房するために必要な総熱消費量を決定します。複雑さと結果の精度が異なる3つの計算方法を検討することを提案します。
負荷を決定する方法
まず、用語の意味を説明します。熱負荷は、最も寒い時期に建物を標準温度に加熱するために暖房システムが消費する熱の総量です。値はエネルギーの単位で計算されます-キロワット、キロカロリー(それほど頻繁ではありません-キロジュール)。ラテン文字Qの数式で示されます。
一般民家の暖房の負荷と各部屋の必要性を知っているため、電力用の給湯システムのボイラー、ヒーター、バッテリーを選択することは難しくありません。このパラメーターの計算方法:
- 天井の高さが3mに達しない場合、暖房された部屋の面積に応じて拡大計算が行われます。
- 天井高3m以上の場合、構内の容積で熱量を考慮。
- SNiPに従って、外部フェンシングによる熱損失と換気用空気を加熱するコストの決定。
注意。近年、さまざまなインターネットリソースのページにあるオンライン計算機が人気を博しています。彼らの助けを借りて、熱エネルギーの量の決定は迅速であり、追加の指示を必要としません。マイナス-プログラムは熱エンジニアではない人々によって書かれているため、結果の信頼性を確認する必要があります。
最初の2つの計算方法は、暖房区域または建物の体積に関する特定の熱特性の適用に基づいています。アルゴリズムは単純で、どこでも使用されますが、非常に近似的な結果が得られ、コテージの断熱度は考慮されていません。
SNiPによれば、SNiPに従って熱エネルギー消費を計算することははるかに困難です。多くの参照データを収集して計算に取り組む必要がありますが、最終的な数値は実際の画像を95%の精度で反映します。方法論を簡素化し、暖房負荷の計算を可能な限り理解しやすくするようにします。
たとえば、100平方メートルの平屋建てのプロジェクト
熱エネルギーの量を決定するためのすべての方法を明確に説明するために、図に示されている(外部測定によると)総面積が100平方である平屋建ての家を例として取り上げることをお勧めします。建物の技術的特徴を以下に示します。
- 建設地域-温帯気候(ミンスク、モスクワ);
- 外囲いの厚さは38 cmで、材料はケイ酸塩レンガです。
- 外壁断熱材-厚さ100 mmのポリスチレン、密度-25 kg /m³;
- 床-地面にコンクリート、地下室はありません。
- オーバーラップ-冷たい屋根裏部屋の側面から10 cmのポリスチレンで断熱された鉄筋コンクリートスラブ;
- 窓-2つのガラスの標準金属プラスチック、サイズ-1500 x 1570 mm(h);
- 前面ドアは100 x 200 cmの金属製で、内側から20 mmのところに押出しポリスチレン発泡スチロールで断熱されています。
コテージにはハーフブリック(12 cm)の内部パーティションがあり、ボイラー室は別の建物にあります。部屋の面積は図面に示されています、天井の高さは説明された計算方法に応じて採用されます-2.8または3 m。
求積法で熱消費量を計算します
暖房負荷の概算では、通常、最も単純な熱計算が使用されます。建物の面積は、外部測定に従って取得され、100ワットが乗算されます。したがって、100m²のコテージの熱消費量は10,000 Wまたは10 kWになります。その結果、安全係数が1.2〜1.3のボイラーを選択できます。この場合、ユニットの電力は12.5 kWと等しくなります。
部屋の場所、窓の数、開発地域を考慮して、より正確な計算を実行することをお勧めします。したがって、最大3 mの天井では、次の式を使用することをお勧めします。
計算は部屋ごとに個別に実行され、結果が合計され、地域係数が乗算されます。式の表記の説明:
- Qは望ましい負荷Wです。
- Spom-部屋の直角、m²;
- qは、部屋の面積に関連する特定の熱特性の指標、W /m²です。
- k-居住地域の気候を考慮した係数
参考のために。民家が温帯にある場合、係数kは1と見なされます。南部地域ではk = 0.7、北部地域では1.5–2の値が使用されます。
総直交インジケータq = 100 W /m²の概算。このアプローチでは、部屋の場所や照明の開口部の数は考慮されていません。コテージ内の廊下は、同じエリアの窓があるコーナーベッドルームよりもはるかに少ない熱を失います。特定の熱特性qの値を次のようにとることを提案します。
- 外壁と窓(またはドア)が1つの部屋の場合q = 100 W /m²;
- 1つの明るい開口部がある角部屋-120 W /m²;
- 2つのウィンドウと同じ-130 W /m²。
q値の選び方は間取り図にはっきりと表示されています。この例では、計算は次のようになります。
Q =(15.75 x 130 + 21 x 120 + 5 x 100 + 7 x 100 + 6 x 100 + 15.75 x 130 + 21 x 120)x 1 = 10935 W≈11 kW。
ご覧のように、洗練された計算では異なる結果が得られました。実際、特定の家を暖房する場合、100平方メートルは1 kWの熱エネルギーにさらに費やされます。この図は、開口部と壁を介して家に侵入する外気を加熱するための熱消費を考慮しています(浸透)。
部屋の容積による熱負荷の計算
床と天井の間の距離が3 m以上になると、以前の計算オプションは使用できなくなり、結果は正しくありません。このような場合、暖房負荷は、部屋の容積1m³あたりの熱消費量の特定の集計指標に従っていると見なされます。
式と計算アルゴリズムは同じままで、面積パラメータSのみが体積-Vに変更されます。
したがって、特定の消費量qの別の指標が使用されます。これは、各部屋の容積に基づいています。
- 建物内の部屋、または1つの外壁と窓がある部屋-35 W /m³;
- 窓が1つある角部屋-40 W /m³;
- 2つの軽い開口部と同じ-45 W /m³。
注意。地域係数kの増加と減少は、変更せずに式に適用されます。
ここで、たとえば、天井の高さを3 mにして、コテージの暖房負荷を決定します。
Q =(47.25 x 45 + 63 x 40 + 15 x 35 + 21 x 35 + 18 x 35 + 47.25 x 45 + 63 x 40)x 1 = 11182 W≈11.2 kW。
暖房システムに必要な熱出力は、以前の計算と比較して200 W増加したことがわかります。部屋の高さを2.7〜2.8 mとして、立方メートルのエネルギー消費量を計算すると、数値はほぼ同じになります。つまり、この方法は、あらゆる高さの部屋での熱損失の統合計算に非常に適用できます。
SNiPに基づく計算アルゴリズム
この方法は、既存の方法の中で最も正確です。私たちの指示を使用して正しく計算を行うと、結果を100%確実にし、冷静に暖房設備を選択できます。手順は次のようになります。
- 各部屋の外壁、床、天井の直交度を個別に測定します。窓と正面玄関の面積を決定します。
- すべての屋外フェンシングによる熱損失を計算します。
- 換気(浸透)空気を加熱するために使用される熱エネルギーの消費量を調べます。
- 結果を要約し、熱負荷の実際の指標を取得します。
重要なポイント。 2階建てのコテージでは、環境に隣接していないため、内部の天井は考慮されません。
熱損失の計算の本質は比較的単純です。窓、壁、床は異なる材料で作られているため、建物の各タイプが失うエネルギーの量を調べる必要があります。外壁の直角位相を決定するとき、ガラス張りの開口部の面積を差し引きます-後者はより大きな熱流束を可能にするため、個別に考慮されます。
部屋の幅を測定するときは、図に示すように、内側のパーティションの半分の厚さを部屋に追加し、外側のコーナーをキャプチャします。目標は、外部フェンスの完全な直角位相を考慮して、表面全体で熱を失うことです。
壁と屋根の熱損失を決定します
同じタイプの構造(壁など)を通過する熱流束を計算する式は次のとおりです。
表記を解読します。
- Qi、Wと指定した1つのフェンスによる熱損失の量。
- A-同じ部屋内の壁の二乗、m²;
- tv-部屋の快適な温度、通常+22°С;
- tн-冬の最も寒い5日間続く街路空気の最低気温(お住まいの地域の実際の値をとります)。
- Rは、熱伝達に対する外部フェンスの厚さの抵抗、m²°C / Wです。
1つの不確かなパラメーターが上記のリストに残っています-R。その値は、壁構造の材料とフェンスの厚さによって異なります。熱伝達抵抗を計算するには、次の手順に従います。
- 外壁の支持部分の厚さを決定し、さらに絶縁層を決定します。式の文字-δはメートルで考慮されます。
- 参照表から構造材料λの熱伝導率係数を見つけます。測定単位はW /(mºС)です。
- 数式で見つかった値を1つずつ代入します。
- 各壁レイヤーのRを個別に定義し、結果を追加してから、最初の式で使用します。
同じ部屋の窓、壁、天井について個別に計算を繰り返し、次の部屋に進みます。以下で説明するように、床による熱損失は個別に考慮されます。
ヒント。さまざまな材料の正しい熱伝導率係数は、規範的なドキュメントに示されています。ロシアの場合、これは規則コードSP 50.13330.2012、ウクライナの場合-DBN V.2.6–31〜2006。注意!計算では、動作条件の「B」欄に記載されているλの値を使用します。
計算例 私たちの平屋のリビングルーム(天井高3 m):
- 外壁と窓の面積:(5.04 + 4.04)x 3 = 27.24m²。窓の2乗は1.5 x 1.57 x 2 = 4.71m²です。ネットフェンス領域:27.24-4.71 = 22.53m²。
- ケイ酸塩レンガを敷設するための熱伝導率λは0.87 W /(mºC)、フォーム25 kg / m³-0.044 W /(mºC)です。厚さはそれぞれ0.38と0.1 mです。伝熱抵抗を考慮します。R= 0.38 / 0.87 + 0.1 / 0.044 = 2.71m²°C /W。
- 外気温-マイナス25°С、居室内-プラス22°С。差は25 + 22 = 47°Cです。
- リビングルームの壁を介した熱損失を決定します。Q= 1 / 2.71 x 47 x 22.53 = 391ワット。
同様に、窓や床を通る熱の流れも考慮されます。半透明構造の熱抵抗は通常、製造元によって示されます。厚さ22 cmの鉄筋コンクリート床の特性は、標準または参考文献に記載されています。
- 断熱床のR = 0.22 / 2.04 + 0.1 / 0.044 = 2.38m²°C / W、屋根からの熱損失は1 / 2.38 x 47 x 5.04 x 4.04 = 402W。
- 窓の開口部による損失:Q = 0.32 x 47 x71 = 70.8W。
リビングルーム(床を除く)の総熱損失は、391 + 402 + 70.8 = 863.8ワットになります。残りの部屋についても同様の計算が行われ、結果がまとめられます。
注意:建物内の廊下は外殻と接触せず、屋根と床を通してのみ熱を失います。計算方法で考慮すべきフェンスについては、ビデオを参照してください。
床のゾーンへの分割
地上の床で失われる熱量を調べるために、図に示すように、建物は平面図で2 mの幅のゾーンに分割されています。最初のストリップは、建物構造の外面から始まります。
計算アルゴリズムは次のとおりです。
- コテージプランの概要を説明し、幅2 mのストリップに分割します。ゾーンの最大数は4です。
- 内部のパーティションを無視して、各ゾーンに別々に落ちる床の面積を計算します。注意してください:コーナーの直角位相は2回カウントされます(図では網掛けされています)。
- 計算式を使用して(便宜上、もう一度示します)、すべての領域の熱損失を決定し、数値を要約します。
- ゾーンIの熱伝達抵抗Rは、2.1m²°C / W、II-4.3、III-8.6、残りの床-14.2m²°C / Wとみなされます。
注意。暖房付きの地下室について話している場合、最初のストリップは、地面から始まって壁の地下部分にあります。
ミネラルウールまたはポリスチレンフォームで断熱された床も同様に計算され、式δ/λによって決定される断熱層の熱抵抗のみが固定R値に追加されます。
計算例 カントリーハウスのリビングルームで:
- ゾーンIの求積は(5.04 + 4.04)x 2 = 18.16m²、プロットII-3.04 x 2 = 6.08m²です。残りのゾーンはリビングルームに入れません。
- 1番目のゾーンのエネルギー消費量は1 / 2.1 x 47 x 18.16 = 406.4 Wで、2番目のゾーンのエネルギー消費量は1 / 4.3 x 47 x 6.08 = 66.5 Wです。
- リビングルームの床を通る熱流の量は、406.4 + 66.5 = 473ワットです。
これで、問題の部屋の総熱損失を簡単に抑えることができます:863.8 + 473 = 1336.8 W、丸め-1.34 kW。
換気暖房
民家やアパートの大半は自然換気です。街路の空気は、窓とドアの水門と給気口を貫通します。入ってくる冷たい塊は加熱システムによって加熱され、追加のエネルギーを消費します。これらの損失の量を見つける方法:
- 浸透の計算は複雑すぎるため、規制文書では、1平方メートルの住宅ごとに1時間あたり3m³の空気の割り当てを許可しています。総給気量Lは単純であると見なされます。部屋の求積は3倍されます。
- Lは体積で、気流の質量mが必要です。テーブルから取り出したガスの密度を掛けて調べます。
- 空気の質量mは、学校の物理学コースの式に代入されます。これにより、消費されるエネルギーの量を決定できます。
私たちは、15.75m²の面積を持つ長い苦しみのあるリビングルームの例で必要な熱量を計算します。流入量L = 15.75 x 3 = 47.25m³/ h、質量-47.25 x 1.422 = 67.2 kg / h。空気の熱容量(文字Cで示される)が0.28 W /(kgºС)であると仮定すると、エネルギー消費量はQvent = 0.28 x 67.2 x 47 = 884 Wになります。ご覧のとおり、この数値は非常に印象的です。そのため、気団の加熱を考慮する必要があります。
建物の熱損失と換気のための熱消費の最終的な計算は、以前に取得したすべての結果を合計することによって決定されます。特に、リビングルームの暖房への負荷は、0.88 + 1.34 = 2.22 kWになります。同様に、コテージのすべての部屋が計算され、エネルギーコストの最後に1桁になります。
最終的な和解
豊富な数式dueによって脳がまだ沸騰し始めていない場合は、1階建ての家全体で結果を確認することは確かに興味深いことです。前の例では主な作業を行いましたが、他の部屋を通過して建物の外殻全体の熱損失を見つけるだけです。生データが見つかりました:
- 壁の熱抵抗-2.71、窓-0.32、床-2.38m²°С/ W;
- 天井の高さ-3 m;
- 押し出しポリスチレン発泡体で断熱された正面ドアのRは0.65m²°C / Wです。
- 内部温度-22、外部-マイナス25°С。
計算を簡略化するために、Exelでテーブルを作成することを提案し、中間結果と最終結果をそこに配置します。
計算の最後に、表に記入すると、施設の熱エネルギー消費の以下の値が得られました:
- リビングルーム-2.22 kW;
- キッチン-2.536 kW;
- 廊下-745 W;
- 廊下-586 W;
- バスルーム-676 W;
- ベッドルーム-2.22 kW;
- 子供用-2.536 kW。
100m²の民家の暖房システムの総負荷は11.518 Wで、丸めた-11.6 kWでした。結果はおおよその計算方法と文字通り5%異なることに注目してください。
計算結果の使い方
建物の熱需要を知ることで、住宅所有者は次のことができます。
- コテージを加熱するための火力機器の電力を明確に選択します。
- ラジエーターのセクションの希望の数をダイヤルします。
- 断熱材の必要な厚さを決定し、建物の断熱を行います。
- システムの任意の部分の冷媒の流量を確認し、必要に応じてパイプラインの水力計算を実行します。
- 毎日および毎月の平均熱消費量を調べます。
最後の段落は特に重要です。 1時間での熱負荷の値がわかりましたが、より長い期間再計算して、ガス、薪、ペレットなどの推定燃料消費量を計算できます。