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 – 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 – 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.
Рассмотрим это явление на примере холодильной камеры стенки которой сделаны из сэндвич-панелей. В установившемся режиме поток энергии, передающейся посредством теплопроводности через стенки камеры, пропорционален разности температуры по обе стороны стенки. Если речь идёт о стационарном потоке тепла от одной грани сэндвич-панели к другой то для тепловых потерь имеем:
где Q — полная мощность тепловых потерь, S — площадь рассматриваемой стенки, ΔТ— перепад температур по обе стороны камеры, δ — толщина стенки. Множитель α называется коэффициентом теплопроводности и служит для количественной оценки способности конкретного вещества проводить тепло. Измеряется коэффициент теплопроводности в Вт/(м*К). Важно понимать, что коэффициент теплопроводности является физической характеристикой материала и определяется только его внутренней структурой, а не формой и размерами. Ниже в таблице приведены значение коэффициента теплопроводности для различных материалов.
Средний коэффициент теплопроводности сэндвич-панелей из ППУ принято считать α = 0,022 Вт/м*К., хотя некоторые производители декларируют что их панели имеют теплопроводность α — 0,018 Вт/м К.
Q = K * S * ΔT (Вт)
- где К — коэффициент теплопередачи стенки Вт/м 2 *К;
- S — площадь поверхности стенки, м 2 ;
- ΔT- разность температур воздуха по обе стороны стенки, называемая ещё температурным напором.
Коэффициент теплопередачи К в более общем случае определяется как:
где β — коэффициент теплопередачи от внутренней поверхности стенки, величина которой зависит от скорости движения воздуха внутри камеры и материала обшивки, а γ — коэффициент теплопередачи от наружной стенки камеры, зависящий от скорости воздуха вблизи стенок камеры снаружи и материала внешней обшивки. Величину, обратную коэффициенту теплопередачи т.е. величину 1/К называют ещё термическим сопротивлением и обозначают буквой R:
Термическое сопротивление характеризует способность тела (его поверхности или какого-либо слоя) препятствовать распространению тепла и численно равно температурному напору, необходимому для передачи единичного теплового потока (равного 1 Вт/м 2 ) к поверхности тела или через слой вещества. Термическое сопротивление сложной системы (например, многослойной тепловой изоляции) равно сумме термических сопротивлений её составляющих частей.
Теперь можно произвести сравнительный анализ теплоизоляционных свойств различных строительных материалов. Ниже в таблице наглядно показаны толщины различных материалов обеспечивающие теплоизоляцию соответствующую сэндвич-панели толщиной 100 мм.
Расчет теплопотерь помещения выполняется для определения необходимой мощности теплогенератора (котла) для компенсации тепловых потерь здания. Расчет выполняется согласно СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий".
Строительство зданий должно осуществляться в соответствии с требованиями к тепловой защите зданий для обеспечения установленного для проживания и деятельности людей микроклимата в здании, необходимой надежности и долговечности конструкций, климатических условий работы технического оборудования при минимальном расходе тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий за отопительный период.
Долговечность ограждающих конструкций следует обеспечивать применением материалов, имеющих надлежащую стойкость (морозостойкость, влагостойкость, биостойкость, стойкость против коррозии, высокой температуры, циклических температурных колебаний и других разрушающих воздействий окружающей среды), предусматривая в случае необходимости специальную защиту элементов конструкций, выполняемых из недостаточно стойких материалов.
Данный расчет носит исключительно информационный характер, хоть и максимально приближен к окончательному расчету. Для окончательного расчета тепловых потерь здания обращайтесь в наш проектный отдел.
Расчет теплопотерь помещения выполняется для определения необходимой мощности теплогенератора (котла) для компенсации тепловых потерь здания. Расчет выполняется согласно СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий".
Строительство зданий должно осуществляться в соответствии с требованиями к тепловой защите зданий для обеспечения установленного для проживания и деятельности людей микроклимата в здании, необходимой надежности и долговечности конструкций, климатических условий работы технического оборудования при минимальном расходе тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий за отопительный период.
Долговечность ограждающих конструкций следует обеспечивать применением материалов, имеющих надлежащую стойкость (морозостойкость, влагостойкость, биостойкость, стойкость против коррозии, высокой температуры, циклических температурных колебаний и других разрушающих воздействий окружающей среды), предусматривая в случае необходимости специальную защиту элементов конструкций, выполняемых из недостаточно стойких материалов.
Данный расчет носит исключительно информационный характер, хоть и максимально приближен к окончательному расчету. Для окончательного расчета тепловых потерь здания обращайтесь в наш проектный отдел.