حساب فقدان الحرارة: مؤشرات وآلة حاسبة لفقدان الحرارة للمبنى

!

طلب، في التعليقات كتابة التعليقات والإضافات.

!

يفقد المنزل الحرارة من خلال الهياكل المحيطة (الجدران والنوافذ والسقف والأساس) والتهوية والصرف. تمر خسائر الحرارة الرئيسية من خلال الهياكل المغلقة - 60-90 ٪ من جميع فقد الحرارة.

هناك حاجة إلى حساب فقد الحرارة في المنزل ، على الأقل ، من أجل اختيار المرجل المناسب. يمكنك أيضًا تقدير مقدار الأموال التي سيتم إنفاقها على التدفئة في المنزل المخطط له. فيما يلي مثال لحساب غلاية الغاز والكهرباء. من الممكن أيضًا ، بفضل الحسابات ، تحليل الكفاءة المالية للعزل ، أي لفهم ما إذا كانت تكلفة تركيب العزل ستؤتي ثمارها من خلال الاقتصاد في استهلاك الوقود على مدى عمر العزل.

فقدان الحرارة من خلال الهياكل المغلقة

سأقدم مثالاً لحساب الجدران الخارجية لمنزل من طابقين.

1) نحسب مقاومة انتقال الحرارة للجدار ، ونقسم سمك المادة على معامل التوصيل الحراري. على سبيل المثال ، إذا كان الجدار مبنيًا من السيراميك الدافئ بسمك 0.5 متر مع معامل توصيل حراري 0.16 واط / (م × درجة مئوية) ، فإننا نقسم 0.5 على 0.16: 0.5 م / 0.16 واط / (م × درجة مئوية) = 3.125 م 2 × درجة مئوية / ث يمكن العثور هنا على معاملات التوصيل الحراري لمواد البناء.

2) نحسب المساحة الإجمالية للجدران الخارجية. إليك مثال مبسط لمنزل مربع: (عرض 10 م × ارتفاع 7 م × 4 جوانب) - (16 نافذة × 2.5 م 2) = 280 م 2 - 40 م 2 = 240 م 2

3) نقسم الوحدة على مقاومة انتقال الحرارة ، وبالتالي نحصل على فقد الحرارة من متر مربع واحد من الجدار بدرجة واحدة من الاختلاف في درجة الحرارة. 1 / 3.125 م 2 × درجة مئوية / ث = 0.32 واط / م 2 × درجة مئوية

4) نحسب فقدان الحرارة للجدران. نقوم بضرب فقد الحرارة من متر مربع واحد من الجدار في مساحة الجدران وبفرق درجة الحرارة داخل المنزل وخارجه. على سبيل المثال ، إذا كان الداخل + 25 درجة مئوية ، والخارج -15 درجة مئوية ، فإن الفرق هو 40 درجة مئوية. 0.32 واط / م 2 × درجة مئوية × 240 م 2 × 40 درجة مئوية = 3072 واط هذا الرقم هو فقدان الحرارة للجدران. يتم قياس فقد الحرارة بالواط ، أي هذه هي قوة فقدان الحرارة. اقرأ أيضا:  كيفية تشغيل سخان المياه بالغاز: يدويًا ، مع اشتعال بيزو ، تلقائيًا

5) في كيلوواط / ساعة ، يكون أكثر ملاءمة لفهم معنى فقدان الحرارة. في ساعة واحدة ، تمر الطاقة الحرارية عبر جدراننا بفارق درجة حرارة 40 درجة مئوية: 3072 واط × 1 ساعة = 3.072 كيلو واط × ساعة يتم استهلاك الطاقة في 24 ساعة: 3072 واط × 24 ساعة = 73.728 كيلو واط × ارتفاع

من الواضح أنه خلال فترة التسخين يكون الطقس مختلفًا ، أي. يتغير اختلاف درجات الحرارة طوال الوقت. لذلك ، من أجل حساب فقد الحرارة طوال فترة التسخين بأكملها ، تحتاج إلى الضرب في الخطوة 4 في متوسط ​​فرق درجة الحرارة لجميع أيام فترة التسخين.
على سبيل المثال ، لمدة 7 أشهر من فترة التسخين ، كان متوسط ​​فرق درجة الحرارة في الغرفة وخارجها 28 درجة ، مما يعني فقدان الحرارة عبر الجدران خلال هذه الأشهر السبعة بالكيلوواط / ساعة:

0.32 واط / م 2 × درجة مئوية × 240 م 2 × 28 درجة مئوية × 7 أشهر × 30 يومًا × 24 ساعة = 10838016 واط × ارتفاع = 10838 كيلو واط × ساعة

الرقم "ملموس" تمامًا. على سبيل المثال ، إذا كانت التدفئة كهربائية ، فيمكنك حساب مقدار الأموال التي سيتم إنفاقها على التدفئة بضرب الرقم الناتج في تكلفة كيلو وات ساعة. يمكنك حساب مقدار الأموال التي تم إنفاقها على التدفئة بالغاز عن طريق حساب تكلفة كيلووات ساعة من الطاقة من غلاية الغاز. للقيام بذلك ، تحتاج إلى معرفة تكلفة الغاز وحرارة احتراق الغاز وكفاءة المرجل.

بالمناسبة ، في الحساب الأخير ، بدلاً من متوسط ​​فرق درجة الحرارة ، عدد الأشهر والأيام (لكن ليس الساعات ، نترك الساعة) ، كان من الممكن استخدام درجة يوم فترة التسخين - GSOP ، بعض معلومات حول GSOP هنا. يمكنك العثور على GSOP المحسوب بالفعل لمدن مختلفة في روسيا ومضاعفة فقد الحرارة من متر مربع واحد في مساحة الجدار ، بواسطة GSOP هذه وبمقدار 24 ساعة ، بعد تلقي فقد الحرارة بالكيلو وات * ساعة

على غرار الجدران ، تحتاج إلى حساب قيم فقد الحرارة للنوافذ والأبواب الأمامية والسقف والأساس. ثم أضف كل شيء وستحصل على قيمة فقد الحرارة من خلال جميع الهياكل المرفقة.بالنسبة للنوافذ ، بالمناسبة ، لن يكون من الضروري معرفة السماكة والتوصيل الحراري ، فعادة ما يكون هناك بالفعل مقاومة جاهزة لنقل الحرارة لوحدة زجاجية محسوبة من قبل الشركة المصنعة. بالنسبة للأرضية (في حالة الأساس بلاطة) ، لن يكون فرق درجة الحرارة كبيرًا جدًا ، فالتربة الموجودة أسفل المنزل ليست باردة مثل الهواء الخارجي.

فقط حول المعقد - الحساب بخصائص محددة

يمكن أن يتحول حساب فقدان الحرارة بسهولة إلى صداع حقيقي. من الناحية العملية ، يمكن حساب المؤشرات بناءً على الخصائص المحددة للمبنى. أهم شيء هو أن تتذكر أن الحساب لا يعتمد على المساحة ، ولكن على حجم المبنى. من الضروري أيضًا مراعاة الغرض منه وعدد الطوابق. تتم إزالة الحرارة من المنزل من خلال غلاف المبنى.

"البوابات" التي يخرج من خلالها الهواء الدافئ المبنى هي النوافذ والأبواب والجدران والأرضيات والسقوف. بالإضافة إلى ذلك ، فإن درجات حرارة دلتا - الفرق بين درجة حرارة الهواء داخل المنزل وخارجه - لها تأثير. لا يمكنك استبعاد الظروف المناخية للمنطقة. ينبعث الكثير من الحرارة من خلال نظام التهوية. المفارقة هي أنه عند إجراء الحسابات ، ينسى العديد من بناة المنازل المبتدئين أخذ هذه المعلمة في الاعتبار والحصول على أرقام بعيدة عن الموضوعية.

فقدان الحرارة من خلال التهوية

الحجم التقريبي للهواء المتاح في المنزل (لا آخذ في الاعتبار حجم الجدران الداخلية والأثاث):

10 م х 10 م х 7 م = 700 م 3

كثافة الهواء عند درجة حرارة +20 درجة مئوية 1.2047 كجم / م 3. السعة الحرارية النوعية للهواء 1.005 كيلو جول / (كجم × درجة مئوية). الكتلة الهوائية في المنزل:

700 م 3 × 1.2047 كجم / م 3 = 843.29 كجم

لنفترض أن كل الهواء في المنزل يتغير 5 مرات في اليوم (هذا رقم تقريبي). مع وجود فرق متوسط ​​بين درجة الحرارة الداخلية والخارجية 28 درجة مئوية طوال فترة التسخين بأكملها ، سيتم إنفاق الطاقة الحرارية في المتوسط ​​يوميًا لتسخين الهواء البارد الوارد:

5 × 28 ° C × 843.29 كجم × 1.005 كيلوجول / (كجم × درجة مئوية) = 118.650.903 كيلوجول

118،650.903 كيلوجول = 32.96 كيلو واط ساعة (1 كيلوواط ساعة = 3600 كيلوجول)

أولئك. خلال موسم التدفئة ، مع استبدال الهواء بخمسة أضعاف ، سيفقد المنزل من خلال التهوية في المتوسط ​​32.96 كيلو وات ساعة من الطاقة الحرارية يوميًا. لمدة 7 أشهر من فترة التسخين ، ستكون خسائر الطاقة:

7 × 30 × 32.96 كيلوواط ساعة = 6921.6 كيلوواط ساعة

ما هي أفضل طريقة لتقليل فقدان الحرارة في منزلك؟

كقاعدة عامة ، بعد التصوير الحراري الاحترافي ومعالجة النتائج ، يتم إعداد تقرير يصف بالتفصيل أوجه القصور المحددة ويقدم توصيات ، والتي يضمن تنفيذها الحد الأقصى من تقليل فقد الحرارة أو إزالتها تمامًا.

تظهر التجربة العملية ذلك من الممكن تحقيق انخفاض في فقد الحرارة إذا تم اتخاذ الإجراءات التالية:

• اعزل الأساس والجدران والسقف. يعد إنشاء حاجز عزل حراري إضافي طريقة فعالة لتحسين نظام درجة الحرارة في الغرف.
• قم بتركيب نوافذ زجاجية مزدوجة حديثة متعددة الغرف أو استبدل الحشيات والتركيبات في النوافذ القديمة.
• رتب نظام "الأرضية الدافئة" ، الذي يوفر تدفئة فعالة للمساحة المستخدمة في الغرفة.
• قم بتركيب حاجز معدني خلف الرادياتير يعكس الحرارة ويوجهها إلى الغرفة.
• سد الفجوات والشقوق في الجدران باستخدام مادة مانعة للتسرب من البولي يوريثين.

إذا لم يكن من الممكن إجراء العزل الكامل ، فإن الأمر يستحق استخدام طرق بسيطة بأقل تكلفة تهدف إلى سد اللحامات والشقوق ، وكذلك إبقاء النوافذ والأبواب مغلقة بإحكام ، ولا يتم التهوية مرة واحدة في غضون ساعة ، ولكن عدة مرات لمدة 10 -15 دقيقة ...

فقدان الحرارة من خلال المجاري

خلال موسم التدفئة ، يكون الماء الداخل إلى المنزل باردًا نوعًا ما ، على سبيل المثال ، يبلغ متوسط ​​درجة الحرارة فيه +7 درجة مئوية. تسخين المياه مطلوب عندما يغسل السكان أطباقهم ويستحمون. أيضًا ، يتم تسخين الماء من الهواء المحيط في خزان المرحاض جزئيًا. يتم دفع كل الحرارة التي يتلقاها الماء في البالوعة.

لنفترض أن الأسرة في المنزل تستهلك 15 متر مكعب من الماء شهريًا.السعة الحرارية النوعية للماء هي 4.183 كيلو جول / (كجم × درجة مئوية). كثافة الماء 1000 كجم / م 3. لنفترض أنه في المتوسط ​​، يتم تسخين المياه التي تدخل المنزل إلى + 30 درجة مئوية ، أي فرق درجة الحرارة 23 درجة مئوية.

وفقًا لذلك ، سيكون فقدان الحرارة في المجاري شهريًا:

1000 كجم / م 3 × 15 م 3 × 23 درجة مئوية × 4.183 كجم / (كجم × درجة مئوية) = 1443135 كيلو جول

1443135 كيلو جول = 400.87 كيلوواط ساعة

لمدة 7 أشهر من فترة التدفئة ، يصب السكان في الصرف الصحي:

7 × 400.87 كيلوواط ساعة = 2806.09 كيلو واط ساعة

اختيار مشعات التدفئة

تقليديا ، يوصى باختيار قوة مشع التسخين حسب مساحة الغرفة المسخنة ، مع المبالغة في تقدير متطلبات الطاقة بنسبة 15-20 ٪ ، فقط في حالة.

باستخدام مثال ، دعونا نفكر في مدى صحة طريقة اختيار المبرد "مساحة 10 م 2 - 1.2 كيلو وات".

تعتمد الطاقة الحرارية للمشعات على طريقة توصيلها ، والتي يجب أن تؤخذ في الاعتبار عند حساب نظام التدفئة

البيانات الأولية: غرفة زاوية في الطابق الأول من منزل من طابقين IZHS ؛ الجدار الخارجي مصنوع من طوب خزفي من صفين ؛ عرض الغرفة 3 م ، طول 4 م ، ارتفاع السقف 3 م.

وفقًا لمخطط اختيار مبسط ، يُقترح حساب مساحة الغرفة ، نعتبر:

3 (العرض) 4 (الطول) = 12 م 2

أولئك. الطاقة المطلوبة لرادياتير التدفئة بتكلفة إضافية بنسبة 20٪ هي 14.4 كيلو واط. والآن دعونا نحسب معلمات الطاقة لمبرد التدفئة بناءً على فقد حرارة الغرفة.

في الواقع ، تؤثر مساحة الغرفة على فقدان الطاقة الحرارية أقل من مساحة جدرانها ، حيث يواجه جانب واحد خارج المبنى (الواجهة).

لذلك ، سننظر في مساحة جدران "الشارع" في الغرفة:

3 (عرض) 3 (ارتفاع) + 4 (طول) 3 (ارتفاع) = 21 م 2

بمعرفة مساحة الجدران التي تنقل الحرارة "إلى الشارع" ، سنحسب فقد الحرارة بفرق بين درجة حرارة الغرفة ودرجة الحرارة الخارجية بمقدار 30 درجة (في المنزل +18 درجة مئوية ، خارج -12 درجة مئوية) ، وعلى الفور بالكيلوواط / ساعة:

0.91 21 30: 1000 = 0.57 كيلو واط,

حيث: 0.91 - مقاومة انتقال الحرارة متر مربع من جدران الغرفة المواجهة للشارع ؛ 21 - مساحة أسوار "الشوارع" ؛ 30 - اختلاف درجات الحرارة داخل المنزل وخارجه ؛ 1000 هو عدد الواط بالكيلوواط.

وفقًا لمعايير البناء ، توجد أجهزة التدفئة في الأماكن ذات الحد الأقصى من فقدان الحرارة. على سبيل المثال ، يتم تثبيت المشعات تحت فتحات النوافذ وبنادق التسخين - فوق مدخل المنزل. في غرف الزاوية ، يتم تثبيت البطاريات على جدران فارغة معرضة لأقصى تأثير للرياح.

اتضح أنه للتعويض عن فقد الحرارة من خلال جدران الواجهة لهذا التصميم ، عند اختلاف درجة حرارة 30 درجة في المنزل وفي الشارع ، فإن التدفئة بسعة 0.57 كيلو واط ساعة كافية. دعنا نزيد الطاقة المطلوبة بمقدار 20 ، حتى بنسبة 30٪ - نحصل على 0.74 كيلو واط ساعة.

وبالتالي ، يمكن أن تكون متطلبات طاقة التدفئة الفعلية أقل بكثير من 1.2 كيلو واط لكل متر مربع من مخطط تداول مساحة الأرضية.

علاوة على ذلك ، فإن الحساب الصحيح للقدرات المطلوبة لمشعات التدفئة سيقلل من حجم المبرد في نظام التدفئة ، مما يقلل من الحمل على المرجل وتكاليف الوقود.

قياس الحرارة لتسخين الهواء

عند حساب فقد الحرارة للمبنى ، من المهم مراعاة كمية الطاقة الحرارية التي يستهلكها نظام التدفئة لتسخين هواء التهوية. تصل حصة هذه الطاقة إلى 30٪ من إجمالي الخسائر ، لذا فمن غير المقبول تجاهلها. يمكنك حساب فقد حرارة التهوية في المنزل من خلال السعة الحرارية للهواء باستخدام الصيغة الشائعة من دورة الفيزياء:

قير = سم (ت - ط). فيه:

• Qair - الحرارة التي يستهلكها نظام التدفئة لتسخين هواء الإمداد ، W ؛
• tв و tн - نفس الشيء كما في الصيغة الأولى ، ° С ؛
• م هو معدل تدفق الهواء الذي يدخل المنزل من الخارج ، كجم ؛
• c هي السعة الحرارية لخليط الهواء ، والتي تساوي 0.28 واط / (كجم درجة مئوية).

هنا ، جميع القيم معروفة ، باستثناء معدل تدفق الهواء الشامل لتهوية المباني. من أجل عدم تعقيد مهمتك ، يجب أن توافق على شرط أن يتم تجديد بيئة الهواء في جميع أنحاء المنزل مرة واحدة في الساعة.ثم يمكن حساب تدفق الهواء الحجمي بسهولة عن طريق إضافة أحجام جميع الغرف ، وبعد ذلك تحتاج إلى تحويله إلى كتلة من خلال الكثافة. نظرًا لأن كثافة خليط الهواء تتغير حسب درجة حرارته ، فأنت بحاجة إلى أخذ قيمة مناسبة من الجدول:

درجة حرارة خليط الهواء ، ºС	— 25	— 20	— 15	— 10	— 5	0	+ 5	+ 10
الكثافة ، كجم / م 3	1,422	1,394	1,367	1,341	1,316	1,290	1,269	1,247

مثال. من الضروري حساب فقد حرارة التهوية للمبنى ، الذي يستقبل 500 متر مكعب في الساعة مع درجة حرارة -25 درجة مئوية ، يتم الحفاظ عليه بداخله + 20 درجة مئوية. أولاً ، يتم تحديد معدل التدفق الشامل:

م = 500 × 1.422 = 711 كجم / ساعة

سيتطلب تسخين مثل هذه الكتلة من الهواء بمقدار 45 درجة مئوية مثل هذه الكمية من الحرارة:

Qair = 0.28 × 711 × 45 = 8957 واط ، أي ما يعادل 9 كيلو واط تقريبًا.

في نهاية الحسابات ، يتم تلخيص نتائج فقد الحرارة عبر الأسوار الخارجية بفقد حرارة التهوية ، مما يعطي إجمالي الحمل الحراري على نظام التدفئة بالمبنى.

يمكن تبسيط طرق الحساب المقدمة إذا تم إدخال الصيغ في برنامج Excel في شكل جداول بها بيانات ، مما سيؤدي إلى تسريع الحساب بشكل كبير.

الصيغ الأساسية

للحصول على نتيجة أكثر أو أقل دقة ، من الضروري إجراء العمليات الحسابية وفقًا لجميع القواعد ، ولن تعمل طريقة مبسطة (100 واط من الحرارة لكل 1 متر مربع من المساحة) هنا. يتكون الفقد الكلي للحرارة من قبل المبنى خلال موسم البرد من جزأين:

• فقدان الحرارة من خلال الهياكل المغلقة ؛
• فقدان الطاقة المستخدمة لتسخين هواء التهوية.

الصيغة الأساسية لحساب استهلاك الطاقة الحرارية من خلال الأسوار الخارجية هي كما يلي:

Q = 1 / R x (tv - tn) x S x (1+ ∑β). هنا:

• Q هي مقدار الحرارة المفقودة بواسطة هيكل من نوع واحد ، W ؛
• R - المقاومة الحرارية لمواد البناء ، m² ° C / W ؛
• S هي مساحة السياج الخارجي ، م² ؛
• تلفزيون - درجة حرارة الهواء الداخلية ، درجة مئوية ؛
• ر - أدنى درجة حرارة محيطة ، درجة مئوية ؛
• β - فقدان حرارة إضافي ، اعتمادًا على اتجاه المبنى.

يتم تحديد المقاومة الحرارية للجدران أو سقف المبنى بناءً على خصائص المادة التي صنعت منها وسماكة الهيكل. لهذا ، يتم استخدام الصيغة R = δ / λ ، حيث:

• λ - القيمة المرجعية للتوصيل الحراري لمادة الجدار ، W / (m ° C) ؛
• δ هو سمك طبقة هذه المادة ، م.

إذا تم بناء الجدار من مادتين (على سبيل المثال ، لبنة مع عزل الصوف المعدني) ، يتم حساب المقاومة الحرارية لكل منهما ، ويتم تلخيص النتائج. يتم تحديد درجة الحرارة الخارجية وفقًا للوثائق التنظيمية والملاحظات الشخصية ، ويتم اختيار درجة الحرارة الداخلية حسب الحاجة. خسائر الحرارة الإضافية هي معاملات تحددها المعايير:

1. عندما يتحول الجدار أو جزء من السقف إلى الشمال أو الشمال الشرقي أو الشمال الغربي ، فإن β = 0.1.
2. إذا كان الهيكل يواجه الجنوب الشرقي أو الغرب ، β = 0.05.
3. β = 0 عندما يواجه السور الخارجي الجنوب أو الجنوب الغربي.