Рассчитать теплопотери: Расчет теплопотерь дома, онлайн калькулятор теплопотерь дома

Содержание

Расчет теплопотерь здания. Онлайн расчет теплопотерь помещения

Материал стен: Не выбраноСиликатный кирпич, 1,5 кирпичаСиликатный кирпич, 2 кирпичаСиликатный кирпич, 2,5 кирпичаСиликатный кирпич, 3 кирпичаКирпич глиняный рядовый, 1,5 кирпичаКирпич глиняный рядовый, 2 кирпичаКирпич глиняный рядовый, 2,5 кирпичаКирпич глиняный рядовый, 3 кирпичаКерамический пустотный, 1,5 кирпичаКерамический пустотный, 2 кирпичаКерамический пустотный, 2,5 кирпичаКерамический пустотный, 3 кирпичаГазопенобетон, 400ммГазопенобетон, газосиликат 1000кг/м. куб, 600ммГазопенобетон, газосиликат 1000кг/м. куб, 800ммПенобетон D400, 400ммПенобетон D400, 600ммПенобетон D400, 800ммПенобетон D500, 400ммПенобетон D500, 600ммПенобетон D500, 800ммОцилиндрованное бревно (ель, сосна), 160 ммОцилиндрованное бревно (ель, сосна), 180 ммОцилиндрованное бревно (ель, сосна), 200 ммОцилиндрованное бревно (ель, сосна), 220 ммОцилиндрованное бревно (ель, сосна), 240 ммОцилиндрованное бревно (ель, сосна), 260 ммОцилиндрованное бревно (ель, сосна), 280 ммОцилиндрованное бревно (ель, сосна), 300 ммОцилиндрованное бревно (ель, сосна), 320 ммОцилиндрованное бревно (ель, сосна), 340 ммОцилиндрованное бревно (ель, сосна), 360 ммОцилиндрованное бревно (ель, сосна), 380 ммОцилиндрованное бревно (ель, сосна), 400 ммОцилиндрованное бревно (дуб), 160 ммОцилиндрованное бревно (дуб), 180 ммОцилиндрованное бревно (дуб), 200 ммОцилиндрованное бревно (дуб), 220 ммОцилиндрованное бревно (дуб), 240 ммОцилиндрованное бревно (дуб), 260 ммОцилиндрованное бревно (дуб), 280 ммОцилиндрованное бревно (дуб), 300 ммОцилиндрованное бревно (дуб), 320 ммОцилиндрованное бревно (дуб), 340 ммОцилиндрованное бревно (дуб), 360 ммОцилиндрованное бревно (дуб), 380 ммОцилиндрованное бревно (дуб), 400 ммБрус, толщина 200 ммБрус, толщина 100 ммТермоблок, 25 смСупертермо 38СТСупертермо 38ТСупертермо 51Супертермо 38Супертермо 25Поризованный керамический блок Porotherm 8Поризованный керамический блок Porotherm 38Поризованный керамический блок Porotherm 44Поризованный керамический блок Porotherm 51Воротынский камень поризованный 2,1НФПоризованный керамический блок Braer 10,7 NF M-100Поризованный керамический блок Braer 12,4 NF М-100Поризованный керамический блок Braer 14,3 NFСИП панели толщиной 124мм (толщина ППС 100мм)СИП панели толщиной 174мм (толщина ППС 150мм)СИП панели толщиной 224мм (толщина ППС 200мм)

Простой расчет теплопотерь зданий. |

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 = S * T / R,

где

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 = d / ?

где

R – тепловое сопротивление, (м2*К)/Вт

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

d – толщина материала, м

Значение коэффициентов теплопроводности для разных материалов можно посмотреть здесь.

 

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: кровельные сэндвич панели из минеральной ваты толщиной 15 см

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: стеновые сэндвич 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 в домах, их подробный правильный расчет

Энергосбережение сейчас наиболее популярная тема в интернете. Еще бы, ведь экономить хочет каждый, а тем более в нынешних экономических условиях. Расчет потерь тепла при этом играет наиболее важную роль. Теплопотери в наиболее простом понимании это количество тепла, которое теряется помещением, домом или квартирой. Измеряются они в Вт. Возникают тепловые потери в доме из-за разницы внешних и внутренних температур воздуха.

Содержание статьи:


В переходной и холодный период года температура на улицах падает, и возрастает разница температур внутреннего воздуха и воздуха на улице. И как уже мы упоминали, Второй закон термодинамики никто не отменял, поэтому тепло с ваших домов и квартир стремится его покинуть и обогреть холодную окружающую среду. Для снижения этих утрат тепла, делается утепление домов в различных видах от пенопласта и вентилируемых фасадов до современных теплоизоляционных материалов в виде шпаклевки. Главной же задачей в нашей профессии является поддержание в помещении комфортных параметров микроклимата. И в первую очередь, мы рассчитываем теплопотери для их компенсации.

Зачем делать расчет теплопотерь?

Когда же делают расчет потерь тепла в доме? Расчет теплопотерь обязателен при проектировании систем отопления, систем вентиляции, воздушных отопительных систем. Расчетные температуры берут из нормативных документов. Значение внешней температуры воздуха отвечает температуре наружного воздуха наиболее холодной пятидневки. Внутреннюю температуру берут или ту, которую желаете, или из норм, для жилых помещений это 20+-2°С.

Исходными данными для расчета служат: внешняя и внутренняя температура воздуха, конструкция стен, пола, перекрытий, назначение каждого помещения, географическая зона строительства. Все тепловые потери на прямую зависят от термического сопротивления ограждающих конструкций, чем оно больше, тем меньше теплопотери.

Для обеспечения комфортных условий пребывания людей в помещении нужно чтобы было правдивым уравнение теплового баланса 

           Qп+ Qо+ Qс+ Qк= Qср+ Qос+ Qпр+ Qлюд,       

где Qп–теплопотери через пол, Qо–теплопотери через окна, Qс–теплопотери через стену, Qк- теплопотери через крышу, Qср–теплопоступления от солнечной радиации, Qос–теплопоступления от отопительных систем, Qпр–теплопоступления от приборов, Qлюд–теплопоступления от людей.

На практике же, уравнение упрощается и все утраты компенсирует система отопления, независимо водяная или воздушная. 

Расчет теплопотерь

Получив исходные данные, проектировщики начинают расчет. Рассмотрим основные виды тепловых потерь и формулы их расчета. Теплопотери бывают: через стены, через пол, через окна, через крышу, через вентиляционные шахты и дополнительные потери тепла. Термическое сопротивление для всех конструкций рассчитывается по формуле 

Rст =1/ αв+Σ(δі / λі)+1/ αн,

где αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения, Вт/ м2·оС;
λі и δі – коэффициент теплопроводности для материала каждого слоя стены и толщина этого слоя в м;
αн – коэффициент теплоотдачи внешней поверхности ограждения, Вт/ м2·ос;

Коэффициенты α берутся из норм, и разные для стен и перекрытий.    

И так, начнем:

 Первым делом рассмотрим теплопотери через стены

На них наибольшее влияние имеет конструкция стен. Рассчитываются  по формуле:     Коэф. n-поправочный коэффициент. Зависит от материала конструкций, и принимается n=1 если конструкции из штучных материалов,и n=0,9 для чердака, n=0,75 для перекрытия подвала.                                                           

Пример: Рассмотрим теплопотери сквозь кирпичную стену 510 мм с утеплителем минеральной ватой 100 мм и декоративным финишным шаром 30 мм. Внутренняя температура воздуха 22ºС, наружная -20ºС. Высотой пусть будет 3 м и длиной 4 м. В комнате одна внешняя стена, размещение на Юг, местность не ветреная, без внешних дверей. Для начала необходимо узнать коэффициенты теплопроводности этих материалов. Из размещенной выше таблицы узнаем: λк =0,58 Вт/мºС,  λут =0,064 Вт/мºС, λшт =0,76  Вт/мºС. После этого рассчитывается термическое сопротивление ограждающей конструкции:

Rст=1/ 23 +0,51/0,58+0,1/0,064+0,03/0,76+ 1/ 8,6 = 2,64 м2 ºС/Вт.

Для нашей местности такого сопротивления недостаточно и дом нужно утеплить лучше. Но сейчас не об этом.  Расчет теплопотерь:

Q=1/R·FΔt·n·β=1/2,64·12·42·1·(10/100+1)=210Вт.

ß- это дополнительные потери тепла. Далее мы распишем их значение и станет ясно, откуда взялось число 10 и зачем делить на 100.

Далее идут тепловые потери сквозь окна

Здесь все проще. Расчет термического сопротивления не нужен, ведь в паспорте современных окон он уже указан. Теплопотери через окна рассчитываются по той же схеме, что и через стены. Для примера рассчитаем потери через энергосберегающие окна с термическим сопротивлением Rо= 0,87 (м2°С/Вт) размером 1,5*1,5 с  ориентацией на Север. Q=1/0,87·2,25·42·1·(15/100+1)=125 Вт.

К теплопотерям через перекрытия относят отвод тепла через крышные и половые перекрытия. В основном это делается для квартир, где и пол и потолок представляет собой железобетонную плиту. На последнем этаже учитываются только потери сквозь потолок, а на первом лишь через подвальное перекрытие. Это обусловлено тем, что во всех квартирах принимается одинаковая температура воздуха, и теплоотдачу от квартиры к квартире не берут во внимание. Недавние исследования показали, что через не утепленные узлы примыкания перекрытий к ограждающим конструкциям идут большие потери тепла.        Определение утечки тепла через перекрытие такое же как и для стены, но не учитываются дополнительные теплопотери. Коэффициент α берется другой: α вн =8,7 Вт/(м 2·К) α вн =6 Вт/(м2·К), разница температур также, ведь в подвале или на крытом чердаке температура принимается в пределах 4-6ºС. Не будем расписывать расчет термического сопротивления для перекрытия, ведь он определяется по той же формуле Rст = 1/ αв + Σ ( δі / λі ) + 1/ α. Возьмем перекрытие с сопротивлением 4,95 и примем воздух на чердаке +4ºС, площадь потолка 3х4м, внутри 22ºС. Подставляем в формулу и получаем:Q=1/R·FΔt·n·β=1/4,95·12·18·0,9= 40 Вт.  

Расчет потерь тепла через пол на грунте

Он немного сложнее нежели через перекрытие. Теплопотери рассчитываются по зонам. Зоной называют полосу пола шириной 2 м, параллельно внешней стене. Первая зона находится непосредственно возле стены, здесь происходит больше всего потерь тепла. За ней последуют вторая и другие зоны, до центра пола. Для каждой зоны рассчитывается свой коэффициент теплопередачи. Для упрощения вводится понятие удельного сопротивления: для первой зоны R1=2,15 (м2°С/Вт), для второй R2=4,3 (м2°С/Вт), для третьей R3=8,6 (м2°С/Вт)

 Пример Есть комната в которой пол на грунте, размер пола 6х8 м Температуры все те же. Сначала разделим пол на зоны. У нас их получилось две. Находим площадь каждой зоны. У нас это 20 м2 для первой зоны и 8 м2 для второй. Затем задаемся условными сопротивлениями R1=2,15 (м2°С/Вт), R2=4,3 (м2°С/Вт), подставляем в формулу:                                                 Q=(F1/R1+F2/R2+F3/R3)(tвт — tвн)·n=(20/2,15+8/4,3)·42·1= 470 Вт.                       

Дополнительные теплопотери

Учитываются  только для стен и окон, то есть конструкций которые напрямую соприкасаются с окружающей средой. Существует четыре вида дополнительных потерь тепла: на ориентацию, на ветреность, на количество стен и наличие внешних дверей. Выражаются они в процентах и в последствии переводятся в коэффициент дополнительных теплопотерь. Если помещение ориентированно на Север, Восток, Северо-Восток, Северо-Запад дополнительные потери тепла составляют 10%, когда на Юг, Запад, Юго-Запад, Юго-Восток, додаются 5%. Если здание находится в ветреной местности, додаются еще 10% тепловых потерь,а когда в защищенной от ветров местности только 5%. Если в помещении есть две внешние стены, то дополнительные потери составляют 5%, когда только одна — дополнительных потерь нет. Если в наружной стене есть дверь, можно рассчитать убыток сквозь нее, но проще добавить 60% если двери тройные, 80% когда двойные двери и 95% если они одинарные. Например: Комната имеет две внешние стены, размещенная в ветреной местности, одна стена выходит на Юг, вторая на Север, дверей нету. Тогда дополнительные потери составляют 10%+5% на ориентацию +10% на ветер +5% так как две стены. И того 30%, чтобы добавить их к основным теплопотерям нужно перевести в коэффициент β =30% + 100% =30/100 +1 =1,3 и подставляем в общую формулу. 

Теплопотери на вентиляцию

Не учитываются, если проектируется воздушное отопление или используется вентустановка с подогревом воздуха, так как воздух в помещение поступает уже теплый, и на его нагрев не тратится тепло. Но если установка без подогрева, необходимо учесть расход тепла на нагрев входящего воздуха. Упрощенная формула выглядит так:

Q=0,337·V·Δt

где V — бьем помещения в м3,  Δt — разница внешней и наружной температур.

Сума всех потерь тепла и составляет общие потери помещения. 

Расчет тепловых потерь в программе Excel

Сам процесс расчета тепловых потерь дома занимает довольно много времени, поэтому для себя мы создали шаблон в Excel, с помощью которого делаем расчеты. Решили с вами поделиться и использовать его можно перейдя по ссылке. Здесь же распишем инструкцию пользования.

Шаг 1

Перейти по ссылке и открыть программный файл. Вы перед собой увидите таблицу такого вида:

Шаг 2

Нужно заполнить исходные данные: номер помещения (если вам нужно), его название и температура внутри, название ограждающих конструкций и их ориентация, размеры конструкций. Вы увидите, что площадь считается сама. Если хотите отнимать площадь окна от стен, нужно корректировать формулы, так как мы не знаем где у вас будут записаны окна. У нас площади отнимаются. Также нужно заполнить коэффициент теплопередачи 1/R, разницу температур и поправочный коэффициент. К сожалению, их заполняют вручную. В примере у нас кабинет с тремя внешними стенами в одной стене два окна, в другой нет окон и третья имеет одно окно. Конструкции стен будет как в примере, где мы рассчитывали R, поесть к=1/R=1/2,64=0,38. Пол пусть будет на грунте и его поделим на зоны у нас их две и потери считаем для двух зон , тогда к1=1/2,15=0,47, к2=1/4,3=0,23. Окна пусть будут энергосберегающие Rо= 0,87 (м2°С/Вт), тогда к=1/0,87=1,14.

На картинке видно, что количество потерь тепла уже прорисовывается.

Шаг 3

К сожалению, также вручную заполняются и дополнительные потери. Вводить их нужно в процентах, программа сама в формуле переведет их на коэффициент. И так, для нашего примера: Стены 3 значит к каждой стене +5% теплопотерь, местность не веретенная поэтому +5% к каждому окну и стене, Ориентация на Юг +5% для конструкций, на Север и Восток +10%. Дверей внешних нет поэтому 0, но если бы были то суммировались бы проценты только к той стене в которой есть дверь. Напоминаем, что к полу или перекрытию дополнительные потери тепла не относятся.

Как видно, потери помещения возросли. Если у вас заходит в помещение уже теплый воздух, этот шаг последний. Число записанное в столбце Q, и  есть ваши искомые тепловые потери помещения. И эту процедуру нужно провести для всех остальных помещений. 

Шаг 4

В нашем же случае воздух не подогревается ,и чтобы рассчитать полные потери тепла, нужно в столбик Rввести площадь нашего помещения 18 м2, а в столбец S его высоту  3 м.

Эта программа значительно ускоряет и упрощает расчеты, даже невзирая на большое количество введенных вручную элементов. Она не раз помогала нам. Надеемся и вам она станет помощником!

Заключение

 Правильный расчет теплопотерь покажет, что вы профессионал своего дела. Ведь согласитесь, расчет потерь 100 Вт/м2 слегка преувеличен, а в некоторых случаях недостаточен. Поэтому потратьте на 15 минут больше времени и рассчитайте тепловые потери здания. Исходя из этого вы сможете не только спроектировать более чем комфортные условия пребывания людей, но и сэкономить заказчику немалые средства на эксплуатацию систем. А опыт показывает, что к таким проектировщикам обращаются чаще.

Читайте также:

формулы, пример вычислений, онлайн калькулятор

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:

Наименование и краткая характеристика материала Коэффициент теплопроводности (λ), Вт/(м*С)
Дерево 0,14
ДСП 0,15
Керамический кирпич с пустотами 1000 кг/м3),кладка на цементно-песчаный раствор 0,52
Гипсовая штукатурка 0,35
Минеральная вата 0,041

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*(Твн)/R, где:

  • Тн – температура на улице, °C;
  • Тв – 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 (Твн) 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.

5. Дверь.

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.

Дата: 5 июля 2016

Расчет теплопотерь дома с примером

Проектирование системы отопления «на глазок» с большой вероятностью может привести либо к неоправданному завышению расходов на ее эксплуатацию, либо к недогреву жилища.

Чтобы не случилось ни того ни другого, необходимо в первую очередь грамотно выполнить расчет теплопотерь дома.

И только на основании полученных результатов подбирается мощность котла и радиаторов. Наш разговор пойдет о том, каким способом производятся эти вычисления и что при этом нужно учитывать.

Разновидности теплопотерь

Авторы многих статей сводят расчет теплопотерь к одному простому действию: предлагается умножить площадь отапливаемого помещения на 100 Вт. Единственное условие, которое при этом выдвигается, относится к высоте потолка — она должна составлять 2,5 м (при других значениях предлагается вводить поправочный коэффициент).

На самом деле такой расчет является настолько приблизительным, что полученные с его помощью цифры можно смело приравнивать к «взятым с потолка». Ведь на удельную величину теплопотерь влияет целый ряд факторов: материал ограждающих конструкций, наружная температура, площадь и тип остекления, кратность воздухообмена и пр.

Теплопотери дома

Более того, даже для домов с различной отапливаемой площадью при прочих равных условиях ее значение будет разным: в маленьком доме — больше, в большом — меньше. Так проявляется закон квадрата-куба.

Поэтому владельцу дома крайне важно освоить более точную методику определения теплопотерь. Такой навык позволит не только подобрать отопительное оборудование с оптимальной мощностью, но и оценить, к примеру, экономический эффект от утепления. В частности, можно будет понять, превзойдет ли срок службы теплоизолятора период его окупаемости.

Первое, что необходимо сделать исполнителю — разложить общие теплопотери на три составляющие:

  • потери через ограждающие конструкции;
  • обусловленные работой вентиляционной системы;
  • связанные со сбросом нагретой воды в канализацию.

Рассмотрим каждую из разновидностей подробно.

Базальтовый утеплитель — популярный теплоизолятор, но ходят слухи о его вреде для здоровья человека. Базальтовый утеплитель — вредность и экологическая безопасность.

Как правильно утеплить стены квартиры изнутри без вреда для конструкции здания, читайте тут.

Холодная кровля мешает создать уютную мансарду. В статье вы узнаете, как утеплить потолок под холодной крышей и какие материалы самые эффективные.

Расчет теплопотерь

Вот как следует производить вычисления:

Теплопотери через ограждающие конструкции

Для каждого материала, входящего в состав ограждающих конструкций, в справочнике или предоставленном производителем паспорте находим значение коэффициента теплопроводности Кт (единица измерения — Вт/м*градус).

Для каждого слоя ограждающих конструкций определяем термическое сопротивление по формуле: R = S/Кт, где S – толщина данного слоя, м.

Для многослойных конструкций сопротивления всех слоев нужно сложить.

Определяем теплопотери для каждой конструкции по формуле Q = (A / R) *dT,

Где:

  • А — площадь ограждающей конструкции, кв. м;
  • dT — разность наружной и внутренней температур.
  • dT следует определять для самой холодной пятидневки.

Теплопотери через вентиляцию

Для этой части расчета необходимо знать кратность воздухообмена.

В жилых зданиях, возведенных по отечественным стандартам (стены являются паропроницаемыми), она равна единице, то есть за час должен обновиться весь объем воздуха в помещении.

В домах, построенных по европейской технологии (стандарт DIN), при которой стены изнутри застилаются пароизоляцией, кратность воздухообмена приходится увеличивать до 2-х. То есть за час воздух в помещении должен обновиться дважды.

Теплопотери через вентиляцию определим по формуле:

Qв = (V*Кв / 3600) * р * с * dT,

Где

  • V — объем помещения, куб. м;
  • Кв — кратность воздухообмена;
  • Р — плотность воздуха, принимается равной 1,2047 кг/куб. м;
  • С — удельная теплоемкость воздуха, принимается равной 1005 Дж/кг*С.

Приведенный расчет позволяет определить мощность, которую должен иметь теплогенератор системы отопления. Если она оказалась слишком высокой, можно сделать следующее:

  • понизить требования к уровню комфорта, то есть установить желаемую температуру в наиболее холодный период на минимальной отметке, допустим, в 18 градусов;
  • на период сильных холодов понизить кратность воздухообмена: минимально допустимая производительность приточной вентиляции составляет 7 куб. м/ч на каждого обитателя дома;
  • предусмотреть организацию приточно-вытяжной вентиляции с рекуператором.

Заметим, что рекуператор полезен не только зимой, но и летом: в жару он позволяет сэкономить произведенный кондиционером холод, хотя и работает в это время не столь эффективно, как в мороз.

Правильнее всего при проектировании дома выполнить зонирование, то есть назначить для каждого помещения свою температуру исходя из требуемого комфорта. К примеру, в детской или комнате пожилого человека следует обеспечить температуру порядка 25-ти градусов, тогда как для гостиной будет достаточно и 22-х. На лестничной площадке или в помещении, где жильцы появляются редко либо имеются источники тепловыделения, расчетную температуру можно вообще ограничить 18-ю градусами.

Очевидно, что цифры, полученные в данном расчете, актуальны только для очень короткого периода — самой холодной пятидневки. Чтобы определить общий объем энергозатрат за холодный сезон, параметр dT нужно вычислять с учетом не самой низкой, а средней температуры. Затем нужно выполнить следующее действие:

W = ((Q + Qв) * 24 * N)/1000,

Где:

  • W — количество энергии, требующейся для восполнения теплопотерь через ограждающие конструкции и вентиляцию, кВт*ч;
  • N — количество дней в отопительном сезоне.

Однако, данный расчет окажется неполным, если не будут учтены потери тепла в канализационную систему.

Теплопотери через канализацию

Для приема гигиенических процедур и мытья посуды жильцы дома греют воду и произведенное тепло уходит в канализационную трубу.

Но в данной части расчета следует учитывать не только прямой нагрев воды, но и косвенный — отбор тепла осуществляет вода в бачке и сифоне унитаза, которая также сбрасывается в канализацию.

Исходя из этого, средняя температура нагрева воды принимается равной всего 30-ти градусам. Теплопотери через канализацию рассчитываем по следующей формуле:

Qк = (Vв * T * р * с * dT) / 3 600 000,

Где:

  • Vв — месячный объем потребления воды без разделения на горячую и холодную, куб. м/мес.;
  • Р — плотность воды, принимаем р = 1000 кг/куб. м;
  • С — теплоемкость воды, принимаем с = 4183 Дж/кг*С;
  • dT — разность температур. Учитывая, что вода на входе зимой имеет температуру около +7 градусов, а среднюю температуру нагретой воды мы условились считать равной 30-ти градусам, следует принимать dT = 23 градуса.
  • 3 600 000 — количество джоулей (Дж) в 1-м кВт*ч.

Пример расчета теплопотерь дома

Рассчитаем теплопотери 2-этажного дома высотой 7 м, имеющего размеры в плане 10х10 м.

Стены имеют толщину 500 мм и выстроены из теплой керамики (Кт = 0,16 Вт/м*С), снаружи утеплены минеральной ватой толщиной 50 мм (Кт = 0,04 Вт/м*С).

В доме имеется 16 окон площадью по 2,5 кв. м.

Наружная температура в самую холодную пятидневку составляет -25 градусов.

Средняя наружная температура за отопительный период — (-5) градусов.

Внутри дома требуется обеспечить температуру +23 градуса.

Потребление воды — 15 куб. м/мес.

Продолжительность отопительного периода — 6 мес.

Определяем теплопотери через ограждающие конструкции (для примера рассмотрим только стены)

Термическое сопротивление:

  • основного материала: R1 = 0,5 / 0,16 = 3,125 кв. м*С/Вт;
  • утеплителя: R2 = 0,05/0,04 = 1,25 кв. м*С/Вт.

То же для стены в целом: R = R1 + R2 = 3.125 + 1.25 = 4.375 кв. м*С/Вт.

Определяем площадь стен: А = 10 х 4 х 7 – 16 х 2,5 = 240 кв. м.

Теплопотери через стены составят:

Qс = (240 / 4.375) * (23 – (-25)) = 2633 Вт.

Аналогичным образом рассчитываются теплопотери через крышу, пол, фундамент, окна и входную дверь, после чего все полученные значения суммируются. Термическое сопротивление дверей и окон производители обычно указывают в паспорте на изделие.

Обратите внимание на то, что при расчете теплопотерь через пол и фундамент (при наличии подвала) разность температур dT будет намного меньшей, так как при ее вычислении учитывается температура не воздуха, а грунта, который зимой является гораздо более теплым.

Теплопотери через вентиляцию

Определяем объем воздуха в помещении (для упрощения расчета толщина стен не учитывается):

V = 10х10х7 = 700 куб. м.

Принимая кратность воздухообмена Кв = 1, определяем теплопотери:

Qв = (700 * 1 / 3600) * 1,2047 * 1005 * (23 – (-25)) = 11300 Вт.

Вентиляция в доме

Теплопотери через канализацию

С учетом того, что жильцы потребляют 15 куб. м воды в месяц, а расчетный период составляет 6 мес., теплопотери через канализацию составят:

Qк = (15 * 6 * 1000 * 4183 * 23) / 3 600 000 = 2405 кВт*ч

Если вы не живете в дачном домике зимой, в межсезонье или в холодное лето необходимо все равно его обогревать. Электрическое отопление дачного дома в данном случае бывает самым целесообразным.

О причинах падения давления в системе отопления вы можете почитать в этом материале. Устранение неполадок.

Оценка полного объема энергозатрат

Для оценки всего объема энергозатрат за отопительный период необходимо пересчитать теплопотери через вентиляцию и ограждающие конструкции с учетом средней температуры, то есть dT составит не 48, а только 28 градусов.

Тогда средняя мощность потерь через стены составят:

Qс = (240 / 4.375) * (23 – (-5)) = 1536 Вт.

Предположим, что через крышу, пол, окна и двери дополнительно теряется в среднем 800 Вт, тогда совокупная средняя мощность теплопотерь через ограждающие конструкции составит Q = 1536 + 800 = 2336 Вт.

Средняя мощность теплопотерь через вентиляцию составит:

Qв = (700 * 1 / 3600) * 1,2047 * 1005 * (23 – (-5)) =6592 Вт.

Тогда за весь период на отопление придется затратить:

W = ((2336 + 6592)*24*183)/1000 = 39211 кВт*ч.

К этой величине нужно прибавить 2405 кВт*ч потерь через канализацию, так что общий объем энергозатрат за отопительный период составит 41616 кВт*ч.

Если в качестве энергоносителя используется только газ, из 1-го куб. м которого удается получить 9,45 кВт*ч тепла, то его понадобится 41616 / 9,45 = 4404 куб. м.

Видео на тему

как рассчитать теплопотери здания с помощью калькулятора

Энергоэффективная реконструкция здания поможет сэкономить тепловую энергию и повысить комфортность жизни. Наибольший потенциал экономии заключается в хорошей теплоизоляции наружных стен и крыши. Самый простой способ оценить возможности эффективного ремонта – это потребление тепловой энергии. Если в год потребляется более 100 кВт ч электроэнергии (10 м³ природного газа) на квадратный метр отапливаемой площади, включая площадь стен, то энергосберегающий ремонт может быть выгодным.

Расчет теплопотерь здания

Потери тепла через внешнюю оболочку

Основная концепция энергосберегающего здания – это сплошной слой теплоизоляции над нагретой поверхностью контура дома.

  1. Крыша. С толстым слоем теплоизоляции потери тепла через крышу можно уменьшить;

Важно! В деревянных конструкциях теплозащитное уплотнение крыши затруднено, так как древесина набухает и может повреждаться от большой влажности.

  1. Стены. Как и с крышей, потери тепла снижаются при применении специального покрытия. В случае внутренней теплоизоляции стен существует риск того, что конденсат будет собираться за изоляцией, если влажность в помещении слишком высокая;

Способы выхода тепла из дома

  1. Пол или подвал. По практическим соображениям тепловая изоляция производится изнутри здания;
  2. Термические мосты. Тепловые мосты представляют собой нежелательные охлаждающие ребра (теплопроводники) снаружи здания. Например, бетонный пол, который одновременно является балконным полом. Многие тепловые мосты находятся в области почвы, парапетах, оконных и дверных рамах. Существуют также временные тепловые мосты, если детали стен закреплены металлическими элементами. Термомосты могут составлять значительную часть потерь тепла;
  3. Окна. За последние 15 лет теплоизоляция оконного стекла улучшилась в 3 раза. Сегодняшние окна обладают специальным отражающим слоем на стеклах, что уменьшает потери излучения, это одно,- и двухкамерные стеклопакеты;
  4. Вентиляция. Обычное здание имеет воздушные утечки, особенно в области окон, дверей и на крыше, что обеспечивает необходимый воздухообмен. Однако в холодное время года это вызывает значительные теплопотери дома от выходящего нагретого воздуха. Хорошие современные здания достаточно воздухонепроницаемы, и необходимо регулярно вентилировать помещения, открывая окна на несколько минут. Чтобы уменьшить потери тепла за счет вентиляции, все чаще устанавливаются комфортные вентиляционные системы. Этот вид теплопотерь оценивается в 10-40%.

Термографические съемки в здании с плохой изоляцией дают представление о том, как много тепла теряется. Это очень хороший инструмент для контроля качества ремонта или нового строительства.

Термографическая съемка здания

Способы оценки теплопотерь дома

Существуют сложные методики расчетов, учитывающие различные физические процессы: конвекционный обмен, излучение, но они часто являются излишними. Обычно используются упрощенные формулы, а при необходимости можно добавить к полученному результату 1-5%. Ориентация здания учитывается в новых постройках, но солнечное излучение также не влияет значительно на расчет теплопотерь.

Важно! При применении формул для расчетов потерь тепловой энергии всегда учитывается время нахождения людей в том или ином помещении. Чем оно меньше, тем меньшие температурные показатели надо брать за основу.

Чтобы рассчитать теплопотери здания, можно воспользоваться несколькими способами:

  1. Усредненные величины. Самый приблизительный метод, не обладает достаточной точностью. Существуют таблицы, составленные для отдельных регионов с учетом климатических условий и средних параметров здания. Например, для конкретной местности указывается значение мощности в киловаттах, необходимое для нагрева 10 м² площади помещения с потолками высотой 3 м и одним окном. Если потолки ниже или выше, и в комнате 2 окна, показатели мощности корректируются. Этот метод совершенно не учитывает степень теплоизоляции дома и не даст экономии тепловой энергии;
  2. Расчет теплопотерь ограждающего контура здания. Суммируется площадь внешних стен за вычетом размеров площадей окон и дверей. Дополнительно находится площадь крыши с полом. Дальнейшие расчеты ведутся по формуле:

Q = S x ΔT/R, где:

  • S – найденная площадь;
  • ΔT – разность между внутренней и наружной температурами;
  • R – сопротивление передаче тепла.

Результат, полученный для стен, пола и крыши, объединяется. Затем добавляются вентиляционные потери.

Важно! Такой подсчет теплопотерь поможет определиться с мощностью котла для здания, но не позволит рассчитать покомнатное количество радиаторов.

  1. Расчет теплопотерь по комнатам. При использовании аналогичной формулы рассчитываются потери для всех комнат здания по отдельности. Затем находятся теплопотери на вентиляцию путем определения объема воздушной массы и примерного количества раз в день ее смены в помещении.

Важно! При расчете вентиляционных потерь нужно обязательно учитывать назначение помещения. Для кухни и ванной комнаты необходима усиленная вентиляция.

Пример расчета теплопотерь жилого дома

Применяется второй способ расчета, только для внешних конструкций дома. Через них уходит до 90 процентов тепловой энергии. Точные результаты важны, чтобы выбрать необходимый котел для отдачи эффективного тепла без излишнего нагрева помещений. Также это показатель экономической эффективности выбранных материалов для теплозащиты, показывающий, как быстро можно окупить затраты на их приобретение. Расчеты упрощенные, для здания без наличия многослойного теплоизоляционного слоя.

Дом обладает площадью 10 х 12 м и высотой 6 м. Стены толщиной в 2,5 кирпича (67 см), покрытые штукатуркой, слоем 3 см. В доме 10 окон 0,9 х 1 м и дверь 1 х 2 м.

Расчет сопротивления передаче тепла стен:

  1. R = n/λ, где:
  • n – толщина стен,
  • λ – удельная теплопроводность (Вт/(м °C).

Это значение ищется по таблице для своего материала.

Таблица теплопроводности строительных материалов

  1. Для кирпича:

Rкир = 0,67/0,38 = 1,76 кв.м °C/Вт.

  1. Для штукатурного покрытия:

Rшт = 0,03/0,35 = 0,086 кв.м °C/Вт;

  1. Общая величина:

Rст = Rкир + Rшт = 1,76 + 0,086 = 1,846 кв.м °C/Вт;

Вычисление площади внешних стен:

  1. Общая площадь внешних стен:

S = (10 + 12) х 2 х 6 = 264 кв.м.

  1. Площадь окон и дверного проема:

S1 = ((0,9 х 1) х 10) + (1 х 2) = 11 кв.м.

  1. Скорректированная площадь стен:

S2 = S — S1 = 264 — 11 = 253 кв.м.

Тепловые потери для стен будут определяться:

Q = S x ΔT/R = 253 х 40/1,846 = 6810,22 Вт.

Термосопротивление различных стен

Важно! Значение ΔT взято произвольно. Для каждого региона в таблицах можно отыскать среднее значение этой величины.

На следующем этапе идентичным образом высчитываются теплопотери через фундамент, окна, крышу, дверь. При вычислении показателя тепловых потерь для фундамента берется меньшая разность температур. Затем надо просуммировать все полученные цифры и получить итоговую.

Чтобы определить возможный расход электроэнергии на отопление, можно представить эту цифру в кВт ч и рассчитать ее за отопительный сезон.

Если использовать только цифру для стен, получается:

6810,22 х 24 = 163,4 кВт ч;

163,4 х 30 = 4903,4 кВт ч;

  • за отопительный сезон 7 месяцев:

4903,4 х 7 =34 323,5 кВт ч.

Когда отопление газовое, определяется расход газа, исходя из его теплоты сгорания и коэффициента полезного действия котла.

Тепловые потери на вентиляцию

Чтобы рассчитать общие потери на весь дом, нужно:

  1. Найти воздушный объем дома:

10 х 12 х 6 = 720 м³;

  1. Масса воздуха находится по формуле:

М = ρ х V, где ρ – плотность воздуха (берется из таблицы).

М = 1, 205 х 720 = 867,4 кг.

  1. Надо определить цифру, сколько раз сменяется воздух во всем доме за сутки (например, 6 раз), и высчитать теплопотери на вентиляцию:

Qв = nxΔT xmx С, где С – удельная теплоемкость для воздуха, n – число раз замены воздуха.

Qв = 6 х 40 х 867,4 х 1,005 = 209217 кДж;

  1. Теперь надо перевести в Квт ч. Так как в одном киловатт-часе 3600 килоджоулей, то 209217 кДж = 58,11 кВт ч

Некоторые методики расчета предлагают взять потери тепла на вентиляцию от 10 до 40 процентов общих теплопотерь, не высчитывая их по формулам.

Для облегчения расчетов теплопотерь дома есть калькуляторы онлайн, где можно вычислить результат для каждой комнаты или дома целиком. В предлагаемые поля просто вводятся свои данные.

Учитывая полученные цифры, рекомендуется изучить внешнюю и внутреннюю конструкцию здания для поиска уязвимостей и принять соответствующие меры.

Видео

Оцените статью:

Как рассчитать теплопотери дома?

Давайте разберем, что такое теплопотери? Итак, представьте два одинаковых куба, объединенных в параллелепипед, но имеющих между собой перегородку. Температура воздуха в одном из них равна 20 градусам, а в другом – 30.

Соблюдая закон физики, вскоре температуры в кубах выровняются. То есть в каждом из них будет по 25 градусов ((20+30)/2=25). А разница между температурами, которая составляет 5 градусов и будет теплопотерей через общую стенку.

То же самое происходит и в помещении, где вместо перегородки стоит стена. Разница температур внутри и снаружи помещения и провоцирует теплопотери через стены. С увеличением этой разницы увеличиваются и теплопотери.

Комфортная температура в помещении для человека составляет от +18 до +24 градусов. Чтобы в любое время года поддерживать данный диапазон температур, необходимо либо нагревать, либо охлаждать воздух внутри помещения.

Давайте разберем, для чего нужен коэффициент теплопроводности? Этот показатель определяет количество теплоты, способное проникнуть через 1 м2 поверхности материала. При этом его толщина составляет 1 метр, а разница температур между поверхностями на должна превышать 1 градус. Чем выше коэффициент, тем быстрее температура в кубах выровняется.

Самое главное  – правильно рассчитать теплопотери помещения. Рассчитав их, мы сможем понять, какие нужны ограждающие конструкции, какой мощности радиаторов и отопительных агрегатов отдать предпочтение.
Да, безусловно, есть примерные нормативы, при которых расход теплопотерь составляет 100 Ватт на квадратный метр площади. Но при расчете, учитывая эти нормы, мы получим иной результат – перегрев или охлаждение помещения. Это, в свою очередь, приведет к лишним затратам (закупка лишних отопительных приборов и другое).
Надо помнить о том, что разные помещения имеют различные показатели теплопотерь, которые существенно отличаются.
К примеру, произведем расчет теплопотерь для санузла. Предположим, что он размещен в углу помещения, на стыке внешних стен. Площадь его составляет 3 м2 (2 м х 1,5 м), а высота потолка равна 2,5 м. Теплопотери через стены равны 260 Вт/ п.м. наружной стены. В итоге, санузел теряет тепло примерно в 910 Вт (303 Вт/м2). В то время, как комната с площадью в 14 м2 (3,5 м х 4 м), расположенная не в углу дома и имеющая наружную стену толщиной 3,5 м, будет так же терять тепло 910 Вт, т.е. 65 Вт/кв.м. Исходя из расчетов, мы получили бы в санузле – 3 секции радиаторов, хотя необходимо 7, а в комнате 12, вместо 7-8 секций.
Таким образом, мы понимаем, что расчет теплопотерь необходим, чтобы точно определить количество необходимых отопительных приборов. Он позволяет подобрать оптимальную толщину утеплителя.

Проектирование систем отопления обеспечит Вам эффективную работу отопительной системы и позволит существенно сэкономить Ваш бюджет.

5-ступенчатый расчет тепловых потерь

Расчет тепловой нагрузки необходим до начала установки системы лучистого отопления, поскольку разные типы систем лучистого отопления имеют разные значения мощности в БТЕ.
Типичный расчет тепловой нагрузки состоит из расчета поверхностных тепловых потерь и тепловых потерь из-за инфильтрации воздуха. И то, и другое следует делать отдельно для каждой комнаты в доме, поэтому хорошее начало — это иметь план этажа с размерами всех стен, полов, потолка, а также дверей и окон.

Ниже приведен пример 5-шагового руководства по расчету поверхностных тепловых потерь:

Шаг 1 — Расчет дельты T (расчетная температура):

Дельта T — это разница между расчетной температурой в помещении (T1) и расчетной температурой снаружи (T2), при этом расчетная температура в помещении обычно составляет 68-72 ° F в зависимости от ваших предпочтений, а расчетная температура наружного воздуха является типичным минимумом в течение отопительного сезона. Первый можно получить, позвонив в местную коммунальную компанию.
Предполагая, что T1 равно 72F, а T2 равно –5F, Delta T = 72F - (-5F) = 72F + 5F = 77F


Шаг 2 — Расчет площади поверхности:

Если расчет выполняется для внешней стены с окнами и дверями, расчет теплопотерь окна и двери должен выполняться отдельно.

Площадь стены = Высота x Ширина — Поверхность двери — Площадь окна
Площадь стены = 8 футов x 22 фута - 24 квадратных футов - 14 квадратных футов = 176 квадратных футов - 38 квадратных футов = 138 квадратных футов

Шаг 3 — Рассчитайте U-значение:

Используйте руководство «Типичные значения R и U» для получения значения R стены.

Значение U = 1 / значение R
Значение U = 1 / 14,3 = 0,07

Шаг 4 — Расчет теплопотерь поверхности стены:

Потери тепла с поверхности можно рассчитать по следующей формуле:

Потери тепла на поверхности = Значение U x Площадь стены x Разница T
Потери тепла на поверхности = 0.07 x 138 кв. Футов x 77F = 744 BTUH
(U-значение основано на предположении, что деревянная каркасная стена 2×4 с изоляцией из стекловолокна 3,5 дюйма)

Шаг 5 — Рассчитайте общую потерю тепла стеной:

Выполните шаги с 1 по 4, чтобы рассчитать теплопотери отдельно для окон, дверей и потолка.
Тепловые потери двери = 0,49 x 24 кв. Фута x 77F = 906 BTUH
(значение U основано на предположении, что дверь из цельного дерева)
Тепловые потери окна = 0,65 x 14 кв. Футов x 77F = 701 BTUH
(Значение U основано на предположении, что окно состоит из двух панелей)
Потери тепла на потолке = 0.05 x 352 кв. Футов x 77F = 1355 BTUH
(значение U основано на предположении, что изоляция из стекловолокна 6 дюймов. Поверхность потолка составляет 22 фута x 16 футов)

Теперь сложите все числа вместе:
Общая потеря тепла стеной = Потери в стенах + Потери в окнах + Потери в дверях + Потери на потолке
Общие тепловые потери в стене = 744 BTUH + 906 BTUH + 701 BTUH + 1352 BTUH = 3703 BTUH


Всегда следует учитывать скорость инфильтрации воздуха.
Для расчета потерь тепла в помещении из-за инфильтрации воздуха можно использовать следующую формулу:

Потери тепла при инфильтрации воздуха = Объем помещения x Дельта T x Количество воздуха в час x 0.018
Где объем помещения = длина x ширина x высота

изменения воздуха в час учитывают утечку воздуха в комнату.
Например: Потери тепла при инфильтрации воздуха = (22 фута x 16 футов x 8 футов) x 77F x 1,2 x 0,018 = 4683 BTUH

Для фактических расчетов обратитесь к подрядчику или разработчику системы.


Расчет потерь тепла в стенах | EGEE 102: Энергосбережение и защита окружающей среды

Потери тепла с поверхности стены можно рассчитать, используя любую из трех формул, которые мы рассмотрели в части A этого урока.

Потери тепла через стены, окна, крышу и пол следует рассчитывать отдельно из-за различных значений R для каждой из этих поверхностей. Если R-значение стен и крыши одинаково, сумма площадей стен и крыши может использоваться с одним R-значением.

Пример

Дом в Денвере, Колорадо, имеет 580 футов 2 окон (R = 1), 1920 футов 2 стен и 2750 футов 2 крыши (R = 22). Стены выполнены из деревянного сайдинга (R = 0.81), 0,75 дюйма фанеры, 3,5 дюйма стекловолоконной изоляции, 1,0 дюйма полиуретановой плиты и 0,5 дюйма гипсокартона. Рассчитайте потребность дома в отоплении на отопительный сезон, учитывая, что HDD для Денвера составляет 6 100 единиц.

Решение:

Потребность в отоплении дома = Потери тепла из дома в течение всего года. Чтобы рассчитать теплопотери всего дома, нам нужно отдельно рассчитать теплопотери от стен, окон и крыши и сложить все тепловые потери.

Потери тепла от стен:

Площадь стен = 1,920 футов 2 , HDD = 6,100, и необходимо рассчитать составное R-значение стены.

Материалы и их R-ценность
Материал R-значение
Деревянный сайдинг 0,81
Фанера 3/4 дюйма 0,94
3,5 дюйма из стекловолокна 3,5 дюйма x 3,7 / дюйма 12,95
1,0 дюйм полиуретановой плиты = 1,0 дюйм x 5,25 / дюйм 5,25
Гипсокартон 1/2 дюйма 0.45
Общая R-стоимость стен 20,40
Потери тепла от стен = 1,920 футов2 × 6,100 ° F − дней × 24 часа 20,4 футов2 ° FhBtu = 13,78 MMBtu Потери тепла от окон = 580 кв. Футов × 6 100 ° F — дни × 24 часа 1 фут 2 ° F hBtu = 84,91 MMBtu Потери тепла от крыши = 2750 футов2 × 6100 ° F — дни × 24 часа22 футов2 ° F hBtu = 18,30 MMBtu

Общие тепловые потери от дома = 13,78 + 84,91 + 18,30 = 116,99 MMBTU в год или потребность в отоплении составляет 116.99 миллионов БТЕ в год.

Пример расчета теплопотерь из помещения

Простой пример, примененный к двухквартирному дому

Предпосылки для расчета теплопотерь от собственности описаны на отдельной странице этого сайта, прежде чем рассматривать этот пример, Взгляните на страницу о калибровке, чтобы понять основные принципы.

Для этого примера, помимо размеров, указанных на вышеприведенных чертежах, также необходимо знать:

  1. Все номера имеют высоту 8 футов.
  2. Все внешние стены представляют собой полости размером 11 дюймов без изоляции.
  3. Партийная стена из полнотелого кирпича 9 дюймов.
  4. Внутренние стены полностью оштукатурены, кирпич 4,5 дюйма, штукатурка.
  5. Пол подвесной брус.
  6. Все остекление UVPC с двойным остеклением.
  7. Наружная расчетная температура до 30 ° F.
  8. Температура в соседнем участке неизвестна, поэтому предположим, что разница температур составляет 5 ° F.
  9. Расчетная температура для комнаты — смотрите на этой странице.
  10. Большие окна имеют размер 10 футов x 4 фута, меньшие окна — 4 фута x 4 фута.
  11. Крыша — фетр с утеплителем 100 мм.
  12. План не в масштабе !!

В этом примере мы подробно рассмотрим одноместный номер (холл).

  1. Рассмотрим по очереди 4 стены и вычислим площадь каждого типа ткани:
    • Передняя стенка:
      1. Общая стена 14 футов x 8 футов = 112 квадратных футов
      2. Окно 10 футов x 4 фута = 40 квадратных футов
      3. Стена пустотелая So — 112-40 = 72 кв. Фута
    • Стена для вечеринок:
      1. Общая площадь стен 15 футов x 8 футов = 120 квадратных футов
    • Стена в столовую:
      1. На этой стене нет разницы температур, поэтому нет потока тепловой энергии, поэтому нет необходимости рассчитывать площадь.
    • Стена в зал:
      1. Общая стена 15 футов x 8 футов = 120 квадратных футов
      2. Дверь обрабатывается как стенная
    • Площадь потолка и пола:
      1. 15 футов x 14 футов = 210 квадратных футов:
  2. Используя приведенные выше цифры, значения U (см. Эту страницу) и температура разность по каждой стене / потолку / полу можно рассчитать теплопотери (площадь x значение U x разница температур).

    площадь
    (футы)

    Значение U

    темп.
    разница

    всего

    Передняя стенка: полая стенка

    72

    0.18

    40

    518,4

    Окно

    40

    0,51

    40

    816

    Стена для вечеринок

    120

    0,38

    5

    228

    Стенка столовой

    0.39

    0

    0

    Стенка зала

    120

    0,39

    10

    468

    Потолок

    210

    0,29

    5

    304,5

    Этаж

    210

    0.12

    40

    1008

    Полная потеря ткани =

    3342,9

    Таким образом, общие потери тепла через ткань здания составляют 3345 БТЕ

  3. Теперь посчитаем потери тепла из-за воздухообмена.
    • объем помещения = 14 x 15 x 8 = 1,680 кубических футов
      воздухообмена = 1 в час (в зависимости от комнаты — см. Эту страницу)
      , поэтому потери тепла из-за воздухообмена составляют
      1,680 х 1 х 0.02 x 40 = 1344 БТЕ
  4. Складываем результаты 2 и 3 вместе, получаем общую потерю тепла в час:
    • 3345 + 1344 = 4689 БТЕ / час

Это расчеты для салона, теперь необходимо провести расчеты для всех остальных комнат в доме. Обратите внимание, что если тепловые «потери» происходят через внутренние стены или пол / потолок, одна комната будет теряет тепло, в то время как другая комната получает его. В расчетах набирающее тепло помещение покажет отрицательные теплопотери. именно для этой части строительной ткани.

потеря ткани

Потери при замене воздуха

Всего

(БТЕ / час)

Столовая

3391

3046

6437

Гостиная

3343

1344

4687

Кухня

1714

941

2655

Прихожая

1501

1250

2751

Спальня 1

1162

666

1828

Спальня 2

1678

588

2266

Спальня 3

1009

134

1143

Ванная

2192

1129

3321

Итого за дом = 25,088

Результаты расчетов для всех комнат в примере дома показаны на Правильно.Это указывает на количество тепла, которое необходимо произвести в каждой комнате для поддержания расчетной температуры. Нет только это необходимо для определения подходящего размера радиаторов, это также необходимо для определения размеров труб для водоснабжения. центральное отопление.

Когда все значения сложены, последняя цифра указывает на размер котла, необходимый для отопления дома (примечание: не учитывается дополнительное отопление, необходимое для горячего водная система).

Подробные расчеты для полного дома показаны на другом страница на этом сайте.


В этих упрощенных расчетах не учитывается тепло, производимое жителями или их жителями. деятельность (например, приготовление пищи, стирка и т. д.). Его можно изменить, улучшив (т.е. уменьшив) количество воздухообмена за счет увеличения исключение сквозняков, улучшенная изоляция ткани или принятие более низкой расчетной температуры в любой из комнат.

Вообще нет смысла пытаться слишком точно рассчитать показатели теплопотерь, его основная цель указывает размер требуемых радиаторов и бойлера.Знание этих значений теплопотерь должно гарантировать, что выбранный радиаторы и бойлер не должны быть ни занижены, ни завышены; некоторое завышение рейтинга будет неизбежным, поскольку окончательный расчет цифра не будет полностью соответствовать номинальной мощности любого радиатора или бойлера.

Как рассчитать теплопотери

Вы когда-нибудь задумывались, как рассчитать теплопотери? В этой статье, опубликованной в журнале Process Heating, рассматриваются основные принципы теплопередачи, а также расчеты, которые используются для труб и сосудов.Подробнее читайте здесь.

На Рисунке 1 (ниже) показано сечение типичной системы трубопроводов. Он состоит из трубы, утеплителя, погодного барьера и промежутков между каждым слоем. Если труба и ее содержимое теплее окружающей среды, тепло будет передаваться от трубы к воздуху. Если от трубы передается достаточно тепла, содержимое трубы может утолщаться или затвердеть, что приведет к повреждению труб или насосного оборудования. Тепло передается от одного объекта к другому почти так же, как вода.Объекты с неравными температурами в тепловой системе стремятся к тепловому равновесию. Более горячий объект передает часть своего тепла более холодному объекту, пока он не достигнет той же температуры. Тепло может передаваться посредством теплопроводности, конвекции и излучения.

Проводимость

Электропроводность определяется как передача тепла или электричества через проводящую среду посредством прямого контакта. Скорость теплопередачи зависит от того, какое сопротивление существует между объектами с разными температурами.Во многих случаях желательна передача тепла от одной среды к другой. Приготовление пищи — это повседневный пример предполагаемой теплопередачи. Кроме того, большинство электронных компонентов работают более эффективно, если избыточное тепло, выделяемое оборудованием, отводится в среду, на которую не влияет добавление тепла.

Действует ли вещество как теплопроводник или изолятор, зависит от термоустойчивых свойств вещества. Тепловое сопротивление (R) — это мера способности объекта задерживать теплопередачу посредством проводимости через заданную толщину вещества.

Математически R равно: R = L / k, где L — толщина изоляции в дюймах, а k — теплопроводность, (BTU) (дюймы) / (фут2) (oF) (ч)

Изменение толщины (L) влияет на значение R или тепловое сопротивление изоляции. Значения K — это константы, которые зависят от физических свойств данного материала. Они измеряют способность материала передавать тепло. Некоторые общие значения K, измеренные при комнатной температуре, для материалов: 325,300 для стали, 2750,700 для меди, 0.250 для стекловолокна и 0,167 для воздуха. Новый призыв к действию

Конвекция

Потери из-за конвекции могут быть незначительными в системе без обширных расчетов. В любой трубопроводной системе существуют небольшие воздушные зазоры между поверхностной стеной и изоляцией. Воздушные зазоры обычно небольшие — менее одной десятой дюйма — и препятствуют потоку воздуха, который ограничивает конвекцию. Хотя небольшие воздушные зазоры не влияют на потерю тепла за счет конвекции, их терморезистивные свойства следует проанализировать, чтобы определить вклад в потери тепла в системе за счет теплопроводности.
Для иллюстрации предположим, что труба, показанная на рисунке 1, состоит из 1-дюймовой стекловолоконной изоляции, а воздушный зазор между стенкой трубы и изоляцией составляет 0,05 дюйма. Используя уравнение значения R, вы можете рассчитать сопротивление изоляции и воздушный зазор. Соотношение двух сопротивлений указывает на то, что изоляция оказывает наибольшее влияние на общее тепловое сопротивление, а незначительные дефекты в применении изоляции минимальны.

Процент сопротивления воздушного зазора равен 0,299, деленному на 4.299, или 6,95 процента.

Радиация

Потеря тепла из-за излучения происходит в результате передачи тепла высокоэнергетическими молекулами посредством волн или частиц. Для значительных потерь тепла из-за излучения более горячая поверхность должна быть значительно выше температуры окружающей среды — намного выше, чем это наблюдается в типичных приложениях с тепловым трассировщиком. Следовательно, потерями тепла из-за излучения можно пренебречь.
На практике при низких и средних температурах конвекция и излучение составляют около 10 процентов от общих тепловых потерь системы.Добавив 10 процентов, можно вычислить общую формулу для расчета теплопотерь системы через теплопроводность, конвекцию и излучение.

Расчет тепловых потерь на плоской поверхности

Термин «потеря тепла» обычно относится к теплопередаче объекта окружающей среде. Это означает, что рассматриваемый объект — например, стена — имеет температуру выше температуры окружающей среды (рис. 2). Математически формула для расчета теплопотерь системы за счет теплопроводности, выраженная в БТЕ / час:

Q = (U) (A) (T)

, где U — проводимость, БТЕ / (фут) 2 ( o F) (час)

A — площадь поверхности объекта, футы 2
ΔT — разница температур (T1 -T2), o F
Проводимость — это величина, обратная сопротивлению, R, и может быть выражена как U = 1 / R или U = k / L.

Следовательно, другой способ выразить основную теплопотери (Q):

Q = [(k) (A) (ΔT) (1.1)] / л Потери тепла, БТЕ / час

БТЕ и ватт: сравнение.

Приведенное выше уравнение вычисляет тепловые потери всей плоской площади в БТЕ / час, но электричество обычно продается в киловатт-часах. Следовательно, для преобразования БТЕ в ватты уравнению необходим коэффициент преобразования. Один ватт равен 3,412 БТЕ. Изменение уравнения дает новую формулу:

Q = [(k) (A) (ΔT) (1.1)] / (3,412) (л) Тепловые потери, Вт / час

Не можете получить достаточно информации? Подробнее читайте здесь.

Чтобы помочь вам в заказе лучшей системы отопления, позвольте знающему представителю Indeeco помочь вам сегодня же! Позвоните по телефону 314-644-4300 или посетите наш сайт www.indeeco.com.

Узнать | OpenEnergyMonitor

Теплопотери, теплопроводность и коэффициент теплопроводности строительной ткани

Потери тепла из 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.

Необходимо знать примечания фундаментальной физики: Ватт — это количество энергии в единицу времени. 1 ватт равен 1 джоуля в секунду. W = Дж / с.

Потери тепла для области, такой как стена, рассчитываются с использованием U-значений. Значение U — это значение k, умноженное на толщину или глубину d.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 для данной разницы температур, приводится 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 составили уравнение, означает, что положительный результат будет означать потерю тепла , но в сценарии, где разница температур отрицательная, это может означать отрицательный результат и может представлять тепло, поступающее в наше здание, возможно, вместо этого потребуется 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 дом-объект 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 дом в форме куба расположен в климате без ветра или солнечной энергии, только 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 фундаментальным физическим уравнением 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 внешняя область нашего кубического дома, но давайте вернемся к нему позже и возьмем внутреннюю область, которая 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 — 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:

  Тепловые потери = коэффициент теплопередачи x площадь x разница температур  

Для элемента, изготовленного из единого однородного материала, коэффициент 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:

  Значение U = k / l = 0,04 / 0,1 = 0,4 Вт / м2.K.  

Если у вас есть композит из материалов, например, слой дерева, а затем слой изоляции, можно рассчитать общее значение U таким же образом, как мы вычисляем 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

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.

Перед тем, как 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.

Тепловые потери от зданий

Общие тепловые потери от здания могут быть рассчитаны как

H = H t + H v + H i (1)

где

H = общая потеря тепла (Вт)

H т = потеря тепла из-за передачи через стены, окна, двери, полы и т. Д. (Вт)

H v = потери тепла из-за вентиляции (Вт)

H i = потери тепла из-за инфильтрации (Вт)

1.Потери тепла через стены, окна, двери, потолки, полы и т. Д.>

Потери тепла или нормативная тепловая нагрузка через стены, окна, двери, потолки, полы и т. Д. Могут быть рассчитаны как

H t = AU (t i — t o ) (2)

где

H t = теплопотери при передаче (Вт)

A площадь открытой поверхности (м 2 )

U = общий коэффициент теплопередачи (Вт / м 2 K)

т i = внутренняя температура воздуха ( o C) )

t o = температура наружного воздуха ( o C)

Следует добавить теплопотери через крышу 15% дополнительно из-за излучения в пространство.(2) можно изменить на:

H = 1,15 AU (t i — t o ) (2b)

Для стен и полов, соприкасающихся с землей (2) следует изменить с помощью температура земли:

H = AU (t i — t e ) (2c)

где

t e

4 ° C)

Общий коэффициент теплопередачи

Общий коэффициент теплопередачи — U — можно рассчитать как

U = 1 / (1 / C i + x 1 / k 1 + x 2 / k 2 + x 3 / k 3 +.. + 1 / C o ) (3)

где

C i = поверхностная проводимость внутренней стены (Вт / м 2 K)

54

54

= толщина материала (м)

k = теплопроводность материала (Вт / мК)

C o = поверхностная проводимость для внешней стены (Вт / м 2 K)

Электропроводность строительного элемента может быть выражена как:

C = k / x (4)

, где

C = проводимость, тепловой поток через единица площади в единицу времени (Вт / м 2 K)

Термическое сопротивление строительного элемента обратно пропорционально проводимости и может быть выражено essed как:

R = x / k = 1 / C (5)

где

R = тепловое сопротивление (м 2 K / W)

С (4) и (5), (3) можно изменить на

1 / U = R i + R 1 + R 2 + R 3 +.. + R o (6)

, где

R i = поверхность с тепловым сопротивлением внутри стены 2 К / Вт)
925832 R 1 .. = удельное тепловое сопротивление в отдельных слоях стены / конструкции 2 K / Вт)

R o = Поверхность теплового сопротивления снаружи стены 2 K / W)

Для стен и полов относительно земли (6) — можно изменить до

1 / U = R i + R 1 + R 2 + R 3 +.. + R o + R e (6b)

где

R e = удельное тепловое сопротивление земли (м 4 9010 м 4)

2. Тепловые потери при вентиляции

Тепловые потери из-за вентиляции без рекуперации тепла можно выразить как:

H v = c p ρ q v (t i — t o ) (7)

где

H v = тепловые потери вентиляции (Вт)

c 25 теплый воздух (Дж / кг · К)

ρ = плотность воздуха (кг / м 3 )

q v = объемный расход воздуха (м 3 / с)

т i = внутренняя температура воздуха ( o C)

t 908 = температура наружного воздуха ( o C)

Тепловые потери из-за вентиляции с рекуперацией тепла могут быть выражены как:

H v = (1 — β / 100) c p ρ q v (t i — t o ) (8)

где

β = эффективность рекуперации тепла (%)

Эффективность рекуперации тепла примерно 50% обычно для обычного теплообменника с перекрестным потоком.Для вращающегося теплообменника КПД может превышать 80% .

3. Потери тепла за счет инфильтрации

Из-за протечек в конструкции здания, открытия и закрытия окон и т. Д. Воздух в здании перемещается. Как правило, количество воздушных смен часто устанавливается равным 0,5 в час. Значение трудно предсказать и зависит от нескольких переменных — скорости ветра, разницы между температурой снаружи и внутри, качества конструкции здания и т. Д.

Потери тепла, вызванные инфильтрацией, можно рассчитать как

H i = c p ρ n V (t i — t o ) (9)

где

H i = инфильтрация потерь тепла (Вт)

c p = удельная теплоемкость воздуха (Дж / кг / K)

ρ = 908 воздуха (кг / м 3 )

n = количество смен воздуха, сколько раз воздух заменяется в помещении за секунду (1 / с) (0.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *