暖房システムの冷却剤として水を使用することは、寒い季節に家に熱を供給するための最も人気のあるオプションの1つです。システムのインストールを適切に設計して完了するだけで済みます。さもなければ、暖房は燃料費が高くても効果がなく、今日のエネルギー価格では非常に興味がありません。
計算は複雑な式を使用するため、専用のプログラムを使用せずに独立して給湯器(以下-CBO)を計算することは不可能であり、その値は従来の計算機では決定できません。この記事では、具体的な例を使用して計算の過程を考慮しながら、計算を実行するためのアルゴリズムを詳細に分析し、適切な式を示します。
補足資料には、計算中に必要な値と参照指標を含む表、テーマ別の写真、プログラムを使用した計算の明確な例が示されているビデオが追加されます。
住宅の熱収支の計算
水が循環物質として機能する暖房設備の導入では、最初に正確な油圧計算を行う必要があります。
加熱タイプのシステムを設計、実装する場合、熱収支(以下-TB)を知る必要があります。室内の温度を維持するための火力を知ることで、適切な機器を選択し、その負荷を正しく分散することができます。
冬には、部屋は特定の熱損失(以下-TP)を被ります。エネルギーの大部分は、囲い要素と換気口を通過します。わずかな費用は、浸透、物体の加熱などです。
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TPは、囲んでいる構造が構成される層に依存します(以下-OK)。現代の建築材料、特に断熱材は熱伝導率が低いため(以下、CTといいます)、放出される熱は少なくなります。同じエリアの家でもOK構造が異なると、暖房費は異なります。
TPを決定することに加えて、住宅のTBを計算することが重要です。指標は、部屋から出るエネルギーの量だけでなく、家の中である程度の対策を維持するために必要な電力の量も考慮に入れます。
最も正確な結果は、ビルダー向けに設計された専用プログラムによって提供されます。それらのおかげで、TPに影響を与えるより多くの要因を考慮することが可能です。
壁、床、屋根を通って部屋から出る熱の量が最も少なく、ドアや窓の開口部を通って熱が最も少なくなります。
高精度で、数式を使用して家のTPを計算できます。
家の総熱消費量は次の式で計算されます:
Q = QOK + Qv,
どこ QOK -OKから部屋を離れる熱量。 Qv -熱換気コスト。
部屋に入る空気の温度が低い場合、換気による損失が考慮されます。
計算では通常、通りの片側に入ってOKが考慮されます。これらは外壁、床、屋根、ドア、窓です。
一般的なTP QOK 各OKのTPの合計に等しい、つまり:
QOK = ∑Qst + ∑Qわかった + ∑Qdv + ∑Qptl + ∑Qpl,
どこ:
- Qst -TP壁の価値;
- Qわかった -TPウィンドウ。
- Qdv -TPドア;
- Qptl -TP天井。
- Qpl -TPフロア。
床または天井の構造がエリア全体で等しくない場合、TPはサイトごとに個別に計算されます。
OKによる熱損失の計算
計算には、次の情報が必要です。
- 壁構造、使用材料、それらの厚さ、CT;
- 市内の非常に寒い5日間の冬の外気温。
- OKエリア;
- 向きOK;
- 冬の家の推奨気温。
TPを計算するには、総熱抵抗Rを見つける必要がありますOK。これを行うには、熱抵抗Rを調べます。1、R2、R3、...、Rん 各レイヤーはOKです。
係数Rん 次の式で計算されます:
Rn = B / k,
式では: B -層の厚さはmmでOK、 k -各層のCT。
合計Rは、次の式で決定できます。
R = ∑Rん
ドアや窓のメーカーは通常、パスポートの係数Rを製品に示すため、個別に計算する必要はありません。
テクニカルデータシートには必要な情報がすでに含まれているため、窓の熱抵抗は計算できません。これにより、TPの計算が簡略化されます。
TPからOKまでの一般的な計算式は次のとおりです。
QOK = ∑S×(tvnt -tナル)×R×l,
式では:
- S -エリアOK、m2;
- tvnt -望ましい室温;
- tナル -外気温;
- R -個別に計算されるか、製品のパスポートから取得される抵抗係数;
- l -基点に対する壁の向きを考慮した細分割係数。
TBの計算により、必要な容量の機器を選択できるため、熱不足またはその超過の可能性を排除できます。熱エネルギーの不足は、換気装置を通過する空気の流れを増やすことで補われ、過剰なものは-追加の加熱装置を設置することで補われます。
熱換気コスト
換気TPを計算する一般的な式は次のとおりです。
Qv = 0.28×Lん ×pvnt ×c×(tvnt -tナル),
式では、変数の意味は次のとおりです。
- Lん -流入空気コスト;
- pvnt -部屋の特定の温度での空気密度;
- c -空気の熱容量;
- tvnt -家の中の温度;
- tナル -外気温。
建物に換気が設置されている場合、パラメータLん デバイスの技術的特性から取得。換気がない場合、3 mに等しい特定の空気交換の標準インジケーターが取得されます。3 時間で。
これに基づいて、Lん 次の式で計算されます:
Lん = 3×Spl,
表現で Spl -床面積。
すべての熱損失の2%は浸透によるもので、18%は換気によるものです。部屋に換気システムが装備されている場合、換気によるTPは計算で考慮され、浸透は考慮されません
次に、空気密度pを計算しますvnt 与えられた温度tvnt.
これは次の式で実行できます。
pvnt = 353 /(273 + tvnt),
比熱容量c = 1.0005。
換気または浸透が組織化されていない場合、壁に亀裂または穴があります。TPスルーホールの計算は、特別なプログラムに委託する必要があります。
他の記事では、具体的な例と式を使用して、建物の熱工学計算の詳細な例を示しました。
熱収支計算例
サハリン州のオハ市にある高さ2.5 m、幅6 m、長さ8 mの家を考えてみましょう。温度計は、非常に寒い5日間で-29度まで下がります。
測定の結果、土壌温度は+5に設定されました。構造内の推奨温度は+21度です。
家の図を紙に描くと、建物の長さ、幅、高さだけでなく、基点に対する向き、窓やドアの場所、寸法も示すのが最も便利です。
問題の家の壁は次のもので構成されています。
- B = 0.51 m、CT k = 0.64の厚さのレンガ。
- ミネラルウールB = 0.05 m、k = 0.05;
- フェーシングB = 0.09 m、k = 0.26。
kを決定するときは、製造元のWebサイトにある表を使用するか、製品のテクニカルパスポートで情報を見つけることをお勧めします。
熱伝導率を知ることで、断熱の観点から最も効果的な素材を選ぶことができます。上記の表に基づいて、建設にはミネラルウールボードと発泡スチロールを使用することをお勧めします
フローリングは次の層で構成されています。
- OSBプレートB = 0.1 m、k = 0.13;
- ミネラルウールB = 0.05 m、k = 0.047;
- セメントスクリードB = 0.05 m、k = 0.58;
- 発泡スチロールB = 0.06 m、k = 0.043。
家には地下室がなく、床全体が同じ構造になっています。
天井はレイヤーで構成されています:
- 乾式壁シートB = 0.025 m、k = 0.21;
- 断熱材B = 0.05 m、k = 0.14;
- 屋根スラブB = 0.05 m、k = 0.043。
屋根裏部屋への出口はありません。
家には、Iガラスとアルゴンを備えたダブルチャンバーの窓が6つしかない。製品のテクニカルパスポートから、R = 0.7であることがわかります。窓の寸法は1.1x1.4 mです。
ドアの寸法は1x2.2 m、インジケータR = 0.36です。
ステップ#1-壁の熱損失の計算
エリア全体の壁は3つの層で構成されています。まず、それらの合計熱抵抗を計算します。
数式を使用する理由:
R = ∑Rん,
と式:
Rん = B / k
初期情報が与えられると、次の情報が得られます。
Rst = 0.51/0.64 + 0.05/0.05 + 0.09/0.26 = 0.79 +1 + 0.35 = 2.14
Rを学習したら、北、南、東、西の壁のTPの計算を開始できます。
追加の要因では、基点に対する壁の位置の特殊性が考慮されます。通常、「ウィンドローズ」は寒い天候の間に北部に形成されます。その結果、この側のTPは他の側よりも高くなります
北壁の面積を計算します:
Ssev.sten = 8 × 2.5 = 20
次に、式に代入します QOK = ∑S×(tvnt -tナル)×R×l l = 1.1であることを考慮すると、次のようになります。
Qsev.sten = 20 × (21 + 29) × 1.1 × 2.14 = 2354
南壁エリアSyuch.st = Ssev.st = 20.
壁には組み込みの窓やドアがないため、係数l = 1を指定すると、次のTPが得られます。
Qyuch.st = 20 × (21 +29) × 1 × 2.14 = 2140
西壁と東壁の場合、係数l = 1.05。したがって、これらの壁の総面積、つまり、
Szap.st + Svost.st = 2 × 2.5 × 6 = 30
壁には6つの窓と1つのドアが組み込まれています。窓とSドアの総面積を計算します:
Sわかった = 1.1 × 1.4 × 6 = 9.24
Sdv = 1 × 2.2 = 2.2
S窓とドアを除くS壁を定義します。
Sブースト+ザップ = 30 – 9.24 – 2.2 = 18.56
東側と西側の壁の合計TPを計算します。
Qブースト+ザップ =18.56 × (21 +29) × 2.14 × 1.05 = 2085
結果を受け取った後、壁を通過する熱量を計算します。
Qst = Qsev.st + Qyuch.st + Qブースト+ザップ = 2140 + 2085 + 2354 = 6579
壁の合計TPは6 kWです。
ステップ2-TP窓とドアの計算
窓は東側と西側の壁にあるため、係数l = 1.05を計算します。すべての構造の構造は同じであり、R = 0.7であることがわかっています。
上記の領域の値を使用すると、次のようになります。
Qわかった = 9.24 × (21 +29) × 1.05 × 0.7 = 340
ドアR = 0.36、S = 2.2の場合、TPを定義します。
Qdv = 2.2 × (21 +29) × 1.05 × 0.36 = 42
その結果、340 Wの熱が窓から放出され、42 Wがドアから放出されます。
ステップ#3-床と天井のTPを決定する
明らかに、天井と床の面積は同じであり、次のように計算されます:
Spol = Sptl = 6 × 8 = 48
床の構造を考慮して、床の総熱抵抗を計算します。
Rpol = 0.1/0.13 + 0.05/0.047 + 0.05/0.58 + 0.06/0.043 = 0.77 + 1.06 + 0.17 + 1.40 = 3.4
その土壌温度tを知るナル= + 5および係数l = 1を考慮して、床のQを計算します。
Qpol = 48 × (21 – 5) × 1 × 3.4 = 2611
四捨五入すると、床の熱損失は約3 kWになります。
TPの計算では、コンクリート、ボード、レンガ、ヒーターなど、断熱に影響を与えるレイヤーを考慮する必要があります。
天井の熱抵抗を決定するRptl そしてそのQ:
- Rptl = 0.025/0.21 + 0.05/0.14 + 0.05/0.043 = 0.12 + 0.71 + 0.35 = 1.18
- Qptl = 48 × (21 +29) × 1 × 1.18 = 2832
その結果、ほぼ6 kWが天井と床を通過します。
ステップ#4-換気TPを計算する
屋内換気は、次の式で計算されて整理されています。
Qv = 0.28×Lん ×pvnt ×c×(tvnt -tナル)
技術特性に基づくと、比熱伝達は1時間あたり3立方メートルです。つまり、
Lん = 3 × 48 = 144.
密度を計算するには、次の式を使用します。
pvnt = 353 /(273 + tvnt).
計算された室温は+21度です。
システムに暖房装置が装備されている場合、TP換気は計算されません
既知の値を代入すると、次のようになります。
pvnt = 353/(273+21) = 1.2
上記の式で得られた数値を代入します。
Qv = 0.28 × 144 × 1.2 × 1.005 × (21 – 29) = 2431
換気TPが与えられた場合、建物の合計Qは次のようになります。
Q = 7000 + 6000 + 3000 = 16000。
kWに換算すると、総熱損失は16 kWになります。
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燃料の発熱量の計算
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CBO計算の特徴
TPインジケーターを見つけた後、水力計算(以下、GR)に進みます。
これに基づいて、次の指標に関する情報が取得されます。
- 圧力が低下したときに、所定の量のクーラントを通過させることができるパイプの最適な直径;
- 特定の領域での冷媒の流れ;
- 水速度;
- 抵抗値。
計算を開始する前に、計算を簡単にするために、すべての要素が互いに平行に配置されているシステムの空間図を示しています。
図は、上部の配線を備えた暖房システムを示しています。冷媒の移動は行き止まりです
給湯計算の主な段階を検討してください。
メイン循環リングのGR
GRの計算方法は、すべてのライザーとブランチで温度低下が同じであるという仮定に基づいています。
計算アルゴリズムは次のとおりです。
- 示されている図では、熱損失を考慮して、熱負荷が加熱装置、ライザーに適用されています。
- スキームに基づいて、メイン循環リング(以下、HCC)を選択します。このリングの特徴は、その中でリングの単位長さあたりの循環圧力が最小値を取ることです。
- HCCは、一定の熱消費量のセクションに分かれています。各セクションについて、数、熱負荷、直径、長さを示します。
垂直単管タイプのシステムでは、最も負荷の高いライザーが行き止まりまたは主電源に沿った水の同時移動で通過するリングがfccとして扱われます。単管システムで循環リングをリンクし、メインの循環リングを選択する方法については、次の記事で詳しく説明しました。わかりやすくするために、特定の例を使用して、計算の順序に特別な注意を払いました。
2パイプタイプの垂直システムでは、fccは、行き止まりまたは関連する水の移動中に最大負荷がかかる下部加熱装置を通過します。
単管タイプの水平システムでは、fccは最低の循環圧力とリング長の単位を持つ必要があります。自然循環のシステムの場合も同様です。
シングルチューブタイプの垂直システムのGRライザーでは、フロースルーでフロー調整可能なライザーは、構成に統一されたノードがあり、単一の輪郭と見なされます。閉断面を持つライザーの場合、各機器ノードのパイプライン内の水の分配を考慮して、分離が行われます。
特定のサイトでの水の消費量は、次の式で計算されます。
Gコント =(3.6×Qコント × β1 × β2)/((tr -t0)×c)
式では、アルファベット文字は次の意味を持ちます。
- Qコント -回路の熱負荷;
- β1, β2 -部屋の熱伝達を考慮した追加の表係数;
- c -水の熱容量は4.187です。
- tr -供給ラインの水温;
- t0 -戻りラインの水温。
水の直径と量を決定したら、その移動の速度と抵抗率Rの値を知る必要があります。すべての計算は、特別なプログラムを使用して最も便利に実行されます。
二次循環リングのGH
メインリングのGRの後で、最も近いライザーを介して形成された小さな循環リングの圧力が決定されます。これは、デッドロックスキームでは圧力損失が15%以下、通過するスキームでは5%以下の差があることを考慮しています。
圧力損失を関連付けることができない場合は、直径がソフトウェアの方法を使用して計算されるスロットルワッシャーを取り付けます。
ラジエーターバッテリーの計算
上の家の平面図に戻りましょう。計算により、熱バランスを維持するには16 kWのエネルギーが必要であることがわかりました。この家には、リビングルーム、バスルーム、キッチン、ベッドルーム、廊下、エントランスホールなど、さまざまな目的のための6つの施設があります。
構造の寸法に基づいて、体積Vを計算できます。
V = 6×8×2.5 = 120 m3
次に、mあたりの熱出力の量を見つける必要があります3。このため、Qは検出されたボリュームで除算する必要があります。つまり、
P = 16000/120 = 133 W / m3
次に、1つの部屋に必要な熱量を決定する必要があります。図では、各部屋の面積はすでに計算されています。
ボリュームを定義します。
- バスルーム – 4.19×2.5=10.47;
- リビングルーム – 13.83×2.5=34.58;
- キッチン – 9.43×2.5=23.58;
- 寝室 – 10.33×2.5=25.83;
- 廊下 – 4.10×2.5=10.25;
- 廊下 – 5.8×2.5=14.5.
計算では、廊下など、暖房用バッテリーがない部屋も考慮する必要があります。
廊下はパッシブに加熱されており、人が移動したり、出入り口を通ったりすると、熱空気の循環により廊下に熱が入ります。
各部屋に必要な熱量を決定し、部屋の体積にインジケータRを掛けます。
私たちは必要な力を得ます:
- トイレ用 -10.47×133 = 1392 W;
- 居間用 -34.58×133 = 4599 W;
- キッチン用 -23.58×133 = 3136 W;
- 寝室用 -25.83×133 = 3435 W;
- 廊下に -10.25×133 = 1363 W;
- 廊下に -14.5×133 = 1889 W
ラジエーターバッテリーの計算に進みます。高さ60 cmのアルミニウム製ラジエーターを使用します。温度70時の電力は150ワットです。
必要なラジエーターバッテリーの数を計算します。
- バスルーム – 1392/150=10;
- リビングルーム – 4599/150=31;
- キッチン – 3136/150=21;
- 寝室 – 3435/150=23;
- 廊下 – 1889/150=13.
必要な合計:10 + 31 + 21 + 23 + 13 = 98ラジエーターバッテリー。
私たちのサイトには、暖房システムの熱計算、ラジエーターと暖房パイプの電力の段階的な計算を実行する手順を詳細に検討した他の記事もあります。また、システムが暖かい床の存在を想定している場合は、追加の計算を実行する必要があります。
これらの問題はすべて、次の記事で詳しく説明されています。
- 暖房システムの熱計算:システムの負荷を正しく計算する方法
- 暖房ラジエーターの計算:バッテリーの必要な数と電力を計算する方法
- パイプ体積の計算:リットルと立方メートルの計算原理と計算ルール
- 水システムの例を使用して暖かい床の計算を行う方法
- 床暖房用のパイプの計算:パイプのタイプ、敷設の方法とステップ+流れの計算
ビデオでは、Valtecプログラムを使用して実行される給湯の計算例を見ることができます。
油圧計算は、計算の高精度を保証する特別なプログラムを使用して最適に実行され、設計のすべてのニュアンスを考慮に入れます.
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