حساب فقدان الحرارة في المنزل - نحن نعتبر أنفسنا بشكل صحيح!

!

طلب، في التعليقات كتابة التعليقات والإضافات.

!

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

هناك حاجة إلى حساب فقدان 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 مع 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:  الخسائر وانخفاض الضغط في نظام التدفئة - نقوم بحل المشكلة

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 ، خلال 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 كيلووات 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 وبمرور 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 فقدان الحرارة من خلال جميع الهياكل المرفقة.بالنسبة للنوافذ ، بالمناسبة ، لن يكون من الضروري معرفة السماكة والتوصيل الحراري ، فعادة ما توجد 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.

طرق تقييم فقدان الحرارة في المنزل

يتم تحديد الأماكن التقريبية للتسريبات بأخذ خريطة حرارية باستخدام معدات متخصصة. يمكن إجراء حساب لمبنى قائم ومنزل جديد. يستخدم المحترفون طرق حساب معقدة مع مراعاة ميزات التسخين بالحمل الحراري وعوامل أخرى. كقاعدة عامة ، يكفي استخدام آلة حاسبة مبسطة لفقدان الحرارة على موقع متخصص على الإنترنت.

طرق الحساب النموذجية:

• من خلال القيم المتوسطة لمنطقة معينة ؛
• تجميع خسائر الحرارة للعناصر الرئيسية (الجدران والأرضيات والأسقف) مع إضافة بيانات عن كتل الأبواب والنوافذ والتهوية ؛
• حساب معلمات كل غرفة.

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 استهلاك 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

العوامل التي تؤثر على فقدان الحرارة

ترتبط العمليات الحرارية من النوع تمامًا بالعمليات الكهربائية - سيعمل فرق درجة الحرارة كجهد ، ويمكن اعتبار تدفق الحرارة كقوة حالية ، وحتى المصطلح لا يحتاج إلى اختراع للمقاومة. إن مفهوم المقاومة الأقل ، الذي يظهر في الهندسة الحرارية مثل الجسور الباردة ، صالح تمامًا أيضًا. إذا أخذنا في الاعتبار مادة عشوائية في قسم ما ، فيكفي ببساطة تعيين مسار تدفق الحرارة على المستوى الكلي وعلى المستوى الجزئي. في دور النموذج الأول ، سنأخذ جدارًا خرسانيًا ، يتم فيه ، بسبب الضرورة التكنولوجية ، من خلال أدوات التثبيت المصنوعة من قضبان فولاذية ذات قسم عشوائي.

الفولاذ قادر على توصيل الحرارة بشكل أفضل قليلاً من الخرسانة ، وبالتالي يمكن تمييز 3 تدفقات حرارة رئيسية:

• 
  من خلال الخرسانة.

• من خلال قضبان من الصلب.
• من بقية القضبان إلى الخرسانة.

النموذج الأخير لتدفق الحرارة هو الأكثر إثارة للاهتمام. نظرًا لأن القضيب الفولاذي يسخن بسرعة أكبر ، فهناك فرق في درجة الحرارة بين المواد الأقرب إلى السطح الخارجي للجدران. وبالتالي ، فإن الفولاذ ليس فقط قادرًا على "ضخ" الحرارة إلى الخارج من تلقاء نفسه ، بل سيزيد أيضًا من التوصيل الحراري للخرسانة المجاورة لها. في وسط مسامي ، تستمر العمليات الحرارية بنفس الطريقة. تصنع جميع مواد البناء تقريبًا من شبكة متفرعة من المواد الصلبة ، ويمتلئ الفراغ بينهما بالهواء. وبالتالي ، فإن المادة الكثيفة والصلبة ستكون بمثابة الموصل الرئيسي للحرارة ، ولكن نظرًا لتعقيد الهيكل ، فإن المسار الذي تنتشر فيه الحرارة سيكون أكبر من المقطع العرضي. لذا ، فإن العامل الثاني الذي يحدد المقاومة الحرارية هو أن كل طبقة غير متجانسة ولها غلاف المبنى ككل.

العامل الثالث الذي يؤثر على التوصيل الحراري هو ما نسميه تراكم الرطوبة داخل المسام.تتمتع المياه بمقاومة حرارية أقل 25 مرة من مقاومة الهواء ، وإذا كانت تملأ المسام ، وبصفة عامة ، فإن الموصلية الحرارية للمادة ستصبح أعلى مما لو لم تكن هناك مسام على الإطلاق. عندما يتجمد الماء ، سيزداد الوضع سوءًا - يمكن أن تزيد الموصلية الحرارية حتى 80 مرة ، وعادة ما يكون مصدر الرطوبة هو الهواء داخل الغرفة وهطول الأمطار. لذلك ، فإن الطرق الرئيسية الثلاث لمكافحة هذه الظاهرة هي العزل المائي للجدار الخارجي ، واستخدام حماية البخار وحساب تراكم الرطوبة ، والتي يجب القيام بها بالتوازي مع توقع فقدان الحرارة.

مخططات التسوية المتمايزة

إن أبسط طريقة لتحديد مقدار فقد الحرارة في المبنى هي جمع كامل لقيم تدفق الحرارة من خلال الهياكل التي سيتم تجهيز المبنى بها. تأخذ هذه الطريقة في الاعتبار تمامًا الاختلاف في بنية المواد المختلفة ، وكذلك تفاصيل تدفق الحرارة من خلالها ، وكذلك في عقد تقاطع مستوى واحد إلى آخر. سيؤدي هذا النهج لحساب فقد الحرارة للمنزل إلى تبسيط المهمة إلى حد كبير ، لأن الهياكل المختلفة لنوع الإحاطة يمكن أن تختلف اختلافًا كبيرًا في تصميم أنظمة الحماية الحرارية. اتضح أنه من خلال دراسة منفصلة ، سيكون من الأسهل تحديد مقدار فقد الحرارة ،

لأن هناك طرق حساب مختلفة لهذا:

1. بالنسبة للجدران ، ستكون كمية التسرب الحراري مساوية للمساحة الكلية ، والتي يتم ضربها في نسبة فرق درجة الحرارة إلى المقاومة. في هذه الحالة ، ينبغي للمرء أن يأخذ في الاعتبار اتجاه الجدار إلى النقاط الأساسية لمراعاة الاحماء في النهار ، وكذلك انفجار الهياكل من نوع المبنى.
2. بالنسبة للتداخل ، فإن الطريقة هي نفسها ، ولكن سيؤخذ في الاعتبار وجود مساحة العلية وطريقة الاستخدام. حتى بالنسبة لدرجة حرارة الغرفة ، يمكنك تطبيق قيمة أعلى بمقدار 4 درجات ، وستكون الرطوبة المحسوبة أيضًا أعلى بنسبة 5-10٪.
3. تعتبر خسائر الحرارة عبر الأرضية منطقة ، وتصف الأحزمة على طول محيط الهيكل بالكامل. هذا يرجع إلى حقيقة أن درجة حرارة الأرض تحت الأرض أعلى بكثير بالقرب من وسط المبنى مقارنة بالجزء الذي يقف عليه الأساس.
4. يتم تحديد تدفق الحرارة عبر الزجاج من خلال بيانات جواز السفر لإطارات النوافذ ، ويجب أيضًا مراعاة نوع دعامة النوافذ على الحائط ، وكذلك عمق المنحدرات.

بعد ذلك ، دعنا ننتقل إلى مثال الحساب.

مثال على حسابات فقدان الحرارة

قبل عرض مثال حسابي ، يجب الإجابة على سؤال آخر - كيف نحسب المقاومة المتكاملة لنوع حراري من الهياكل المعقدة بشكل صحيح مع عدد كبير من الطبقات؟ من الممكن القيام بذلك يدويًا ، لحسن الحظ ، في البناء الحديث ، لا يتم استخدام العديد من أنواع القواعد الحاملة وأنظمة العزل. لكن من الصعب للغاية مراعاة وجود التشطيبات الزخرفية والواجهة والجص الداخلي ، وكذلك تأثير جميع العمليات الانتقالية والعوامل الأخرى ، ومن الأفضل استخدام الحسابات الآلية. يعد smаrtsalс.ru أحد أفضل الموارد من نوع الشبكة لمثل هذه المهام ، والذي سيضع بالإضافة إلى ذلك مخطط تحول نقطة الندى اعتمادًا على الظروف المناخية.

على سبيل المثال ، لنأخذ بنية عشوائية. سيكون بيت من طابق واحد ذو شكل مستطيل منتظم بحجم 8 * 10 متر وسقف ارتفاعه 3 متر. في المنزل ، تم عمل أرضية غير معزولة على أساس تمهيدي بألواح على جذوع الأشجار ذات فجوات هوائية ، وكان ارتفاع الأرضية أعلى بمقدار 0.15 مترًا من علامة تخطيط الأرض في الموقع. ستكون مواد الجدار عبارة عن كتلة متراصة من الخبث بسمك 0.42 متر مع جص داخلي من الأسمنت الجيري بسمك يصل إلى 3 سم ومزيج خارجي من الجبس الخبث "معطف الفرو" بسمك يصل إلى 5 سم. تبلغ مساحة التزجيج الإجمالية 9.5 مترًا مربعًا ، ومجموعة زجاجية من غرفتين في ملف توفير حراري بمقاومة حرارية متوسطة تبلغ 0.32 متر مربع * درجة مئوية / وات. يتكون التداخل على عوارض خشبية - من الأسفل سيتم تلبيسه على طول الألواح ، مملوءة بالخبث ومغطاة بصلابة من الصلصال في الأعلى ، فوق السقف توجد علية باردة.ستكون مهمة حساب فقد الحرارة هي تشكيل نظام حماية من الحرارة لأسطح الجدران.

الجدران

عند تطبيق بيانات التضاريس وسمك ومواد الطبقات التي تم استخدامها للجدران على الخدمة المذكورة أعلاه ، يجب ملء الحقول المناسبة. وفقًا لنتائج الحساب ، تبين أن مقاومة انتقال الحرارة تبلغ 1.11 متر مربع * C / W ، وأن التدفق الحراري عبر الجدران هو 18 واط لكل متر مربع. بمساحة إجمالية للجدار (باستثناء الزجاج) تبلغ 102 متر مربع ، فإن إجمالي فقد الحرارة عبر الجدران هو 1.92 كيلو واط / ساعة. في هذه الحالة ، سيكون فقدان الحرارة عبر النوافذ 1 كيلو واط.

السقف والبلاطة

يمكن إجراء معادلة حساب فقد الحرارة للمنزل من خلال أرضية العلية في آلة حاسبة عبر الإنترنت ، واختيار النوع المطلوب من هياكل السياج. نتيجة لذلك ، تبلغ مقاومة التداخل لنقل الحرارة 0.6 متر مربع * C / W ، وفقدان الحرارة 31 واط لكل متر مربع ، أي 2.6 كيلو واط من كامل مساحة هيكل السياج. ستكون النتيجة إجمالي فقد الحرارة المحسوب على أنه 7 كيلو واط * ساعة. مع الجودة المنخفضة للهياكل من نوع البناء ، من الواضح أن المؤشر أقل بكثير من المؤشر الحالي.

في الواقع ، الحساب مثالي ، ولا يأخذ في الاعتبار المعاملات الخاصة ، على سبيل المثال ، معدل التهوية ، وهو أحد مكونات التبادل الحراري من نوع الحمل ، وكذلك الخسائر من خلال أبواب المدخل والتهوية. في الواقع ، نظرًا لتركيب النوافذ منخفضة الجودة ، ونقص الحماية عند دعامة السقف إلى لوحة الطاقة والعزل المائي المريع للجدران من الأساس ، يمكن أن تكون خسائر الحرارة الحقيقية أعلى بمقدار 2-3 مرات من المحسوبة منها. ومع ذلك ، حتى الدراسات الأساسية في هندسة الحرارة ستساعد في تحديد ما إذا كانت هياكل المنزل ستمتثل للمعايير الصحية.

https://youtu.be/XwMK8n_723Q

فقدان الحرارة من خلال المجاري

خلال فترة التسخين ، 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