Misalkan Anda ingin mengambil boiler, radiator dan pipa untuk sistem pemanas rumah pribadi sendiri. Tugas nomor 1 - untuk menghitung beban panas untuk pemanasan, dengan kata lain, untuk menentukan total konsumsi panas yang diperlukan untuk memanaskan bangunan ke suhu ruangan yang nyaman. Kami mengusulkan untuk mempelajari 3 metode perhitungan - berbeda dalam kompleksitas dan akurasi hasil.
Metode untuk menentukan beban
Pertama, kami menjelaskan arti dari istilah tersebut. Beban termal adalah jumlah total panas yang dikonsumsi oleh sistem pemanas untuk memanaskan tempat ke suhu standar dalam periode terdingin. Nilai tersebut dihitung dalam satuan energi - kilowatt, kilokalori (lebih jarang - kilojoule) dan ditunjukkan dalam rumus dengan huruf Latin Q.
Mengetahui beban memanaskan rumah pribadi pada umumnya dan kebutuhan setiap kamar pada khususnya, tidaklah sulit untuk memilih boiler, pemanas dan baterai dari sistem air untuk listrik. Cara menghitung parameter ini:
- Jika ketinggian plafon tidak mencapai 3 m, perhitungan yang diperbesar dilakukan sesuai dengan area kamar yang dipanaskan.
- Dengan ketinggian plafon 3 m atau lebih, konsumsi panas dipertimbangkan oleh volume bangunan.
- Penentuan kehilangan panas melalui pagar eksternal dan biaya udara ventilasi pemanas sesuai dengan SNiP.
Catatan. Dalam beberapa tahun terakhir, kalkulator online yang terletak di halaman berbagai sumber daya Internet telah mendapatkan popularitas luas. Dengan bantuan mereka, penentuan jumlah energi panas cepat dan tidak memerlukan instruksi tambahan. Minus - keandalan hasil perlu diperiksa, karena program ini ditulis oleh orang yang bukan insinyur panas.
Dua metode perhitungan pertama didasarkan pada penerapan karakteristik termal spesifik dalam kaitannya dengan area panas atau volume bangunan. Algoritma ini sederhana, digunakan di mana-mana, tetapi memberikan hasil yang sangat mendekati dan tidak memperhitungkan tingkat isolasi pondok.
Menurut SNIP, jauh lebih sulit untuk menghitung konsumsi energi termal menurut SNIP. Anda harus mengumpulkan banyak data referensi dan mengerjakan perhitungan, tetapi angka terakhir akan mencerminkan gambaran nyata dengan akurasi 95%. Kami akan mencoba menyederhanakan metodologi dan membuat perhitungan beban pemanasan dapat diakses semaksimal mungkin untuk dipahami.
Misalnya, proyek rumah berlantai satu seluas 100 m²
Untuk menjelaskan dengan jelas semua metode untuk menentukan jumlah energi panas, kami sarankan untuk mengambil contoh rumah berlantai satu dengan total luas 100 kotak (sesuai dengan pengukuran eksternal), yang ditunjukkan dalam gambar. Kami mencantumkan karakteristik teknis bangunan:
- wilayah konstruksi - strip iklim sedang (Minsk, Moskow);
- ketebalan pagar eksternal adalah 38 cm, bahannya adalah batu bata silikat;
- isolasi dinding eksternal - polystyrene dengan ketebalan 100 mm, kepadatan - 25 kg / m³;
- lantai - beton di tanah, tidak ada ruang bawah tanah;
- tumpang tindih - pelat beton bertulang yang diisolasi dari sisi loteng dingin dengan polistiren 10 cm;
- windows - logam-plastik standar pada 2 gelas, ukuran - 1500 x 1570 mm (h);
- pintu depan terbuat dari logam 100 x 200 cm, diisolasi dengan busa polystyrene yang diekstrusi 20 mm dari dalam.
Pondok ini memiliki partisi interior setengah bata (12 cm), ruang ketel terletak di bangunan terpisah. Luas kamar ditunjukkan pada gambar, ketinggian langit-langit akan diambil tergantung pada metode perhitungan yang dijelaskan - 2,8 atau 3 m.
Kami menghitung konsumsi panas dengan kuadratur
Untuk perkiraan perkiraan beban pemanasan, perhitungan termal paling sederhana biasanya digunakan: luas bangunan diambil sesuai dengan pengukuran eksternal dan dikalikan dengan 100 watt. Dengan demikian, konsumsi panas pondok 100 m² akan menjadi 10.000 W atau 10 kW.Hasilnya memungkinkan Anda untuk memilih boiler dengan faktor keamanan 1.2-1.3, dalam hal ini, daya unit yang diambil sama dengan 12,5 kW.
Kami menyarankan Anda melakukan perhitungan yang lebih akurat dengan mempertimbangkan lokasi kamar, jumlah jendela, dan wilayah pengembangan. Jadi, dengan plafon hingga 3 m, disarankan untuk menggunakan rumus berikut:
Perhitungan dilakukan untuk setiap kamar secara terpisah, kemudian hasilnya dirangkum dan dikalikan dengan koefisien regional. Penjelasan notasi rumus:
- Q adalah beban yang diinginkan, W;
- Spom - quadrature ruangan, m²;
- q adalah indikator karakteristik termal spesifik yang terkait dengan luas ruangan, W / m²;
- k - koefisien dengan mempertimbangkan iklim di daerah tempat tinggal.
Sebagai referensi. Jika rumah pribadi terletak di zona beriklim sedang, koefisien k dianggap sama dengan satu. Di wilayah selatan, k = 0,7; di wilayah utara, nilai 1,5-2 digunakan.
Perkiraan perhitungan indikator kuadratur total q = 100 W / m². Pendekatan ini tidak memperhitungkan lokasi kamar dan jumlah bukaan lampu yang berbeda. Koridor di dalam pondok akan kehilangan lebih sedikit panas daripada kamar tidur sudut dengan jendela di area yang sama. Kami mengusulkan mengambil nilai karakteristik termal spesifik q sebagai berikut:
- untuk kamar dengan satu dinding luar dan jendela (atau pintu) q = 100 W / m²;
- kamar sudut dengan satu bukaan ringan - 120 W / m²;
- sama dengan dua jendela - 130 W / m².
Cara memilih nilai q ditunjukkan dengan jelas pada denah lantai. Sebagai contoh, perhitungannya seperti ini:
Q = (15.75 x 130 + 21 x 120 + 5 x 100 + 7 x 100 + 6 x 100 + 15.75 x 130 + 21 x 120) x 1 = 10935 W ≈ 11 kW.
Seperti yang Anda lihat, perhitungan yang disempurnakan memberikan hasil yang berbeda - pada kenyataannya, untuk memanaskan rumah tertentu, 100 m² akan dihabiskan untuk 1 kW energi termal lebih banyak. Angka tersebut memperhitungkan konsumsi panas untuk memanaskan udara luar yang menembus ke dalam rumah melalui lubang dan dinding (infiltrasi).
Perhitungan beban panas berdasarkan volume kamar
Ketika jarak antara lantai dan langit-langit mencapai 3 m atau lebih, opsi perhitungan sebelumnya tidak dapat digunakan - hasilnya akan salah. Dalam kasus tersebut, beban pemanasan dianggap sesuai dengan indikator agregat spesifik dari konsumsi panas per 1 m³ volume kamar.
Rumus dan algoritma perhitungan tetap sama, hanya parameter area S yang berubah ke volume - V:
Dengan demikian, indikator lain konsumsi q khusus diambil, mengacu pada kapasitas kubik setiap kamar:
- kamar di dalam gedung atau dengan satu dinding luar dan jendela - 35 W / m³;
- kamar sudut dengan satu jendela - 40 W / m³;
- sama dengan dua bukaan ringan - 45 W / m³.
Catatan. Menambah dan mengurangi koefisien regional k diterapkan dalam formula tanpa perubahan.
Sekarang, misalnya, kami menentukan beban pada pemanasan pondok kami, dengan ketinggian langit-langit sama dengan 3 m:
Q = (47.25 x 45 + 63 x 40 + 15 x 35 + 21 x 35 + 18 x 35 + 47.25 x 45 + 63 x 40) x 1 = 11182 W ≈ 11.2 kW.
Terlihat bahwa daya termal yang diperlukan dari sistem pemanas meningkat sebesar 200 watt dibandingkan dengan perhitungan sebelumnya. Jika kita mengambil ketinggian kamar 2,7-2,8 m dan menghitung pengeluaran energi melalui kapasitas kubik, maka angkanya akan kurang lebih sama. Artinya, metode ini cukup berlaku untuk perhitungan terintegrasi kehilangan panas di ruangan dengan ketinggian berapa pun.
Algoritma perhitungan menurut SNiP
Metode ini adalah yang paling akurat dari semua yang ada. Jika Anda menggunakan instruksi kami dan melakukan perhitungan dengan benar, Anda dapat 100% yakin akan hasilnya dan memilih peralatan pemanas dengan tenang. Prosedurnya terlihat seperti ini:
- Ukur quadrature dari dinding, lantai, dan langit-langit eksternal secara terpisah di setiap kamar. Tentukan area jendela dan pintu depan.
- Hitung kehilangan panas di semua pagar luar.
- Cari tahu konsumsi energi panas yang digunakan untuk memanaskan ventilasi (infiltrasi) udara.
- Ringkas hasilnya dan dapatkan indikator nyata dari beban panas.
Poin penting. Di pondok berlantai dua, langit-langit internal tidak diperhitungkan, karena tidak membatasi lingkungan.
Inti dari menghitung kehilangan panas relatif sederhana: Anda perlu mengetahui berapa banyak energi yang hilang dari setiap jenis bangunan, karena jendela, dinding, dan lantai terbuat dari bahan yang berbeda. Saat menentukan kuadratur dinding luar, kurangi area bukaan berlapis - yang terakhir memungkinkan fluks panas yang lebih besar dan karenanya dipertimbangkan secara terpisah.
Saat mengukur lebar ruangan, tambahkan setengah ketebalan partisi bagian dalamnya dan tangkap sudut luar, seperti yang ditunjukkan pada diagram. Tujuannya adalah untuk memperhitungkan kuadratur penuh pagar eksternal, kehilangan panas di seluruh permukaan.
Kami menentukan hilangnya panas dinding dan atap
Rumus untuk menghitung fluks panas yang melewati struktur dengan tipe yang sama (misalnya, dinding) adalah sebagai berikut:
Menguraikan notasi:
- jumlah kehilangan panas melalui satu pagar yang kami tunjuk Qi, W;
- A - kuadrat dinding dalam ruangan yang sama, m²;
- tv - suhu nyaman di dalam ruangan, biasanya +22 ° С;
- tн - suhu minimum udara jalan yang berlangsung selama 5 hari musim dingin terdingin (ambil nilai sebenarnya untuk wilayah Anda);
- R adalah resistansi ketebalan pagar luar terhadap perpindahan panas, m² ° C / W.
Satu parameter yang tidak pasti tetap dalam daftar di atas - R. Nilainya tergantung pada bahan struktur dinding dan ketebalan pagar. Untuk menghitung hambatan perpindahan panas, lakukan sebagai berikut:
- Tentukan ketebalan bagian pendukung dinding eksternal dan, secara terpisah, lapisan insulasi. Huruf dalam rumus - δ, dianggap dalam meter.
- Cari tahu koefisien konduktivitas termal bahan struktural λ dari tabel referensi, dan satuan ukurannya adalah W / (mºС).
- Ganti nilai yang ditemukan dalam rumus satu per satu:
- Tentukan R untuk setiap lapisan dinding secara terpisah, tambahkan hasilnya, lalu gunakan dalam rumus pertama.
Ulangi perhitungan secara terpisah untuk jendela, dinding, dan langit-langit dalam ruangan yang sama, lalu pindah ke kamar berikutnya. Kehilangan panas melalui lantai dipertimbangkan secara terpisah, seperti dijelaskan di bawah ini.
Tip. Koefisien konduktivitas termal yang benar dari berbagai bahan ditunjukkan dalam dokumentasi normatif. Untuk Rusia, ini adalah Code of Rules SP 50.13330.2012, untuk Ukraina - DBN V.2.6–31 ~ 2006. Perhatian! Dalam perhitungan, gunakan nilai λ yang ditentukan dalam kolom "B" untuk kondisi operasi.
Contoh Perhitungan untuk ruang tamu rumah satu lantai kami (tinggi plafon 3 m):
- Luas dinding eksternal bersama dengan jendela: (5.04 + 4.04) x 3 = 27.24 m². Kuadrat windows adalah 1,5 x 1,57 x 2 = 4,71 m². Area pagar bersih: 27,24 - 4,71 = 22,53 m².
- Konduktivitas termal λ untuk pasangan bata silikat adalah 0,87 W / (m º C), busa 25 kg / m ³ - 0,044 W / (m º C). Ketebalan masing-masing 0,38 dan 0,1 m, kami mempertimbangkan resistensi perpindahan panas: R = 0,38 / 0,87 + 0,1 / 0,044 = 2,71 m² ° C / W.
- Suhu luar - minus 25 °,, di dalam ruang tamu - plus 22 ° С Perbedaannya adalah 25 + 22 = 47 ° C.
- Kami menentukan kehilangan panas melalui dinding ruang tamu: Q = 1 / 2,71 x 47 x 22,53 = 391 watt.
Demikian pula, aliran panas melalui jendela dan lantai dipertimbangkan. Hambatan termal dari struktur tembus biasanya ditunjukkan oleh pabrikan, karakteristik lantai beton bertulang dengan ketebalan 22 cm ditemukan dalam literatur normatif atau referensi:
- R lantai berinsulasi = 0,22 / 2,04 + 0,1 / 0,044 = 2,38 m² ° C / W, kehilangan panas melalui atap adalah 1 / 2,38 x 47 x 5,04 x 4,04 = 402 W.
- Kerugian melalui bukaan jendela: Q = 0,32 x 47 x71 = 70,8 W.
Total kehilangan panas di ruang tamu (tidak termasuk lantai) akan menjadi 391 + 402 + 70,8 = 863,8 watt. Perhitungan serupa dilakukan untuk kamar yang tersisa, hasilnya dirangkum.
Harap dicatat: koridor di dalam gedung tidak bersentuhan dengan kulit luar dan kehilangan panas hanya melalui atap dan lantai. Pagar apa yang harus diperhitungkan dalam metodologi perhitungan, lihat video.
Pembagian lantai menjadi zona-zona
Untuk mengetahui jumlah panas yang hilang akibat lantai di tanah, bangunan dibagi menjadi zona selebar 2 m dalam rencana, seperti yang ditunjukkan pada diagram. Strip pertama dimulai dari permukaan luar struktur bangunan.
Algoritma perhitungan adalah sebagai berikut:
- Buat garis besar rencana pondok, bagilah menjadi selebar 2 m. Jumlah zona maksimum adalah 4.
- Hitung luas lantai yang jatuh secara terpisah di setiap zona, abaikan partisi interior. Harap dicatat: quadrature di sudut dihitung dua kali (diarsir dalam gambar).
- Dengan menggunakan rumus perhitungan (untuk kenyamanan kami berikan lagi), tentukan kehilangan panas di semua area, rangkum angka-angkanya.
- Resistensi perpindahan panas R untuk zona I dianggap 2.1 m² ° C / W, II - 4.3, III - 8.6, sisa lantai - 14.2 m² ° C / W.
Catatan. Jika kita berbicara tentang ruang bawah tanah yang dipanaskan, strip pertama terletak di bagian bawah tanah dinding, mulai dari permukaan tanah.
Lantai yang diisolasi dengan wol mineral atau busa polistiren dihitung secara identik, hanya nilai tetap R yang dilengkapi dengan ketahanan termal lapisan insulasi, ditentukan oleh rumus δ / λ.
Contoh perhitungan di ruang tamu rumah pedesaan:
- Kuadrature zona I adalah (5,04 + 4.04) x 2 = 18.16 m², plot II - 3.04 x 2 = 6.08 m². Zona yang tersisa tidak memasuki ruang tamu.
- Konsumsi energi untuk zona 1 adalah 1 / 2.1 x 47 x 18.16 = 406.4 W, untuk yang kedua - 1 / 4.3 x 47 x 6.08 = 66.5 W.
- Jumlah aliran panas melalui lantai ruang tamu adalah 406,4 + 66,5 = 473 watt.
Sekarang mudah untuk merobohkan total kehilangan panas di ruangan tersebut: 863,8 + 473 = 1336,8 W, bulat - 1,34 kW.
Ventilasi pemanas udara
Sebagian besar rumah dan apartemen pribadi memiliki ventilasi alami. Udara jalanan menembus melalui lubang-lubang jendela dan pintu, serta menyediakan celah udara. Massa dingin yang masuk dipanaskan oleh sistem pemanas, menghabiskan energi tambahan. Cara mengetahui jumlah kerugian ini:
- Karena perhitungan infiltrasi terlalu rumit, dokumen peraturan memungkinkan alokasi 3 m³ udara per jam untuk setiap meter persegi perumahan. Total pasokan udara pasokan L dianggap sederhana: kuadratur ruangan dikalikan 3.
- L adalah volume, dan massa m dari aliran udara diperlukan. Cari tahu dengan mengalikan kerapatan gas yang diambil dari tabel.
- Massa udara m disubstitusi dalam rumus mata pelajaran fisika sekolah, yang memungkinkan untuk menentukan jumlah energi yang dikeluarkan.
Kami menghitung jumlah panas yang diperlukan pada contoh ruang tamu yang sudah lama menderita dengan luas 15,75 m². Volume arus masuk L = 15,75 x 3 = 47,25 m³ / jam, massa - 47,25 x 1,422 = 67,2 kg / jam. Dengan asumsi kapasitas panas udara (ditunjukkan oleh huruf C) sama dengan 0,28 W / (kg ºС), kami menemukan konsumsi energi: Qvent = 0,28 x 67,2 x 47 = 884 W. Seperti yang Anda lihat, angka itu cukup mengesankan, itulah sebabnya memanaskan massa udara harus diperhitungkan.
Perhitungan akhir dari kehilangan panas bangunan ditambah konsumsi panas untuk ventilasi ditentukan dengan menjumlahkan semua hasil yang diperoleh sebelumnya. Secara khusus, beban pada pemanasan ruang tamu akan menghasilkan angka 0,88 + 1,34 = 2,22 kW. Demikian pula, semua kamar pondok dihitung, pada akhir biaya energi bertambah hingga satu digit.
Penyelesaian akhir
Jika otak Anda belum mulai mendidih karena banyaknya formula 😊, maka tentu menarik untuk melihat hasilnya di seluruh rumah satu lantai. Dalam contoh-contoh sebelumnya, kami melakukan pekerjaan utama, itu hanya untuk pergi melalui kamar lain dan mencari tahu kehilangan panas dari seluruh kulit luar bangunan. Ditemukan data mentah:
- tahan termal dinding - 2,71, jendela - 0,32, lantai - 2,38 m² ° С / W;
- ketinggian langit-langit - 3 m;
- R untuk pintu depan yang diisolasi dengan busa polystyrene yang diekstrusi adalah 0,65 m² ° C / W;
- suhu internal - 22, eksternal - minus 25 ° С.
Untuk menyederhanakan perhitungan, kami mengusulkan untuk membuat tabel di Exel, kemudian kami akan menempatkan di sana hasil antara dan akhir.
Pada akhir perhitungan dan mengisi tabel, nilai-nilai konsumsi energi termal berikut untuk bangunan diperoleh:
- ruang tamu - 2,22 kW;
- dapur - 2,536 kW;
- lorong - 745 W;
- koridor - 586 W;
- kamar mandi - 676 W;
- kamar tidur - 2,22 kW;
- anak-anak - 2,536 kW.
Total beban pada sistem pemanas rumah pribadi 100 m² adalah 11,518 W, bulat - 11,6 kW.Perlu dicatat bahwa hasilnya berbeda dari metode perhitungan perkiraan secara harfiah 5%.
Cara menggunakan hasil perhitungan
Mengetahui permintaan panas dari bangunan, pemilik rumah dapat:
- jelas memilih kekuatan peralatan daya panas untuk memanaskan pondok;
- panggil jumlah bagian radiator yang diinginkan;
- tentukan ketebalan insulasi yang diperlukan dan lakukan isolasi termal bangunan;
- cari tahu laju aliran pendingin pada bagian mana pun dari sistem dan, jika perlu, lakukan perhitungan hidrolik pipa;
- Cari tahu rata-rata konsumsi panas harian dan bulanan.
Paragraf terakhir sangat menarik. Kami menemukan nilai beban panas dalam 1 jam, tetapi dapat dihitung ulang untuk periode yang lebih lama dan menghitung perkiraan konsumsi bahan bakar - gas, kayu bakar atau pelet.