Зміст:
- Загальний розрахунок потужності обігрівачів
- Калькулятор потужності, необхідної для підтримки температури в приміщенні
- Програма для розрахунку градієнта температур у товщі стін
Потужність обігрівачів є ключовим моментом, який часто визначає вибір приладів того чи іншого типу. Ми вже не говоримо про те, що саме від розрахункових ваттов залежить те, живити обладнання газом або електрикою. Справа в тому, що обладнання на природному газі здатне видати рекордну потужність, однак установка, ясна річ, не відрізняється простотою. Ось і вирішує господар, як бути. Забігаючи вперед, скажемо, що для глобального опалення більше підходять котли. Причому радіатори центрального опалення теж в якійсь мірі можна назвати обігрівачами. Їх принцип дії мало відрізняється від олійних. Розрахунок потужності обігрівача ведеться зазвичай за сумарним втратам приміщення. Причому щоразу процес ведеться однотипно, ми поговоримо про це трохи нижче.
Загальний розрахунок потужності обігрівачів
У нас поки немає програмістів, які забили б численні дані довідників в калькулятор, тому сьогодні будемо обговорювати сторонні варіанти. Суть зводиться до того, що вибираються матеріал, товщина, конфігурація стін, стелі, підлоги, вікон. Втрати розбиваються на чотири названі групи. Розрахунок ведеться за формулами, які приховані від користувача, однак допитлива людина може легко зрозуміти, скільки саме і чого втрачається, тому що для наочності калькулятори поруч призводять і площі поверхонь. В результаті вдається легко зрозуміти принцип. Крім того, є спеціальні програми, які дозволяють обчислити градієнт по товщі стін та інших конструкцій. Така річ дуже важлива.
Ось ці два інструменти необхідні і достатні, щоб порахувати потужність електричного обігрівача. Причому немає ніякої різниці, чи прилад служити лише доповненням або візьме на себе всю турботу про підтримання температури в приміщенні. Отже, інструмент номер один! (Див. також: Види обігрівачів для дому)
Калькулятор потужності, необхідної для підтримки температури в приміщенні
Для розрахунку вводяться зазначені вище дані. Це периметр кімнати, матеріал стін, кількість і розмір вікон, перекриття, підлога… Все це добре, але зазвичай новачки стикаються з невеликою проблемою: немає ніякого поділу на кімнати. Припустимо, у нас є будинок, де є сіни, туалет, комора, і у всіх цих приміщеннях спека зовсім не потрібна, а в житлових приміщеннях тепла хотілося б. Що робити? В програмі немає жодних натяків на умови… В цьому випадку проблем у тому, що не можна брати усереднену відповідно до площі температуру. Тобто, припустимо, у нас є дві стіни виходять на вулицю, а дві інші — в будинок. Не вийде взяти з потрібними ваговими коефіцієнтами температуру зовні і в сінях, наприклад.
В цьому випадку доведеться вважати градієнти. А це вектори, які показують, куди у нас і звідки передається енергія. Нехай є такі приміщення:
Конфігурація не дуже важлива, кожен зможе приміряти для себе самостійно. Отже, починаємо перевіряти, куди рухається тепло. Для цього оцінюємо, яка температура буде в тому чи іншому приміщенні. Припустимо, для житлової кімнати розумно брати 20 ?С, у сінях нехай буде вдвічі менше за шкалою Цельсія, а комора і зовсім взимку схожа на холодильник зі своїми 5 ?С. Видно, що тепло буде йти всередині будинку:
Ось ці параметри і беремо для поправок на потужність обігрівачів в тому чи іншому приміщенні. Починаємо розрахунок у такій послідовності:
Ми вважаємо, що суть справи ясна. І тепер читачі зможуть самостійно порахувати потужність обігрівачів для своїх будинків. Аналогічна ситуація, коли необхідно доповнити існуючу систему, тільки при цьому потужність вже існуючих приладів віднімається із знайденої. Заодно можна перевірити, чи вдається звести кінці з кінцями з усіма цими формулами. Споживана потужність обігрівача може бути трохи вище розрахункової, тому що не існує приладів з ККД 100%. Аналогічний розрахунок проводиться для міжсезоння. Врахуйте, що напрямок ходу тепла може змінюватися. Наприклад, при вуличній температурі 6 ?С тепло буде входити в комору з усіх боків. Цього, ясна річ, буде більш ніж достатньо для підтримки 5 ?С. В цьому плані слід віддавати перевагу поділу приладів на групи. Всі разом вони будуть служити в люту холоднечу, а окремо – при тій чи іншій температурі навколишнього середовища.
Залишилося додати, що при виборі на користь електричних приладів необхідно узгодити потужність обігрівачів до квоти, виділеної на будинок. Не факт, що вдасться знайти харчування для всіх приладів. У цьому випадку потрібно замінити частину газовими. Загалом сенс зрозумілий. (Див. також: Установка інфрачервоних обігрівачів)
Програма для розрахунку градієнта температур у товщі стін
Другий момент опалення як такого не стосується, але допоможе раціонально вибрати розташування обігрівачів, а також підвищити довговічність несучих конструкцій будинку. Ви помічали, що батареї висять під вікнами, а на внутрішніх стінах їх немає.
Це не випадково. Дивіться, який обігрівач самий потужний, і маєте там, де найбільше витікає тепла, а вікна вважаються найбільш проблемними областями.
Але повернемося до розрахунків. Є програми, які дозволяють прорахувати температуру в товщі стіни. З цієї точки зору корисно знати, що навіть в найлютіший мороз лід не повинен дістатися до несучих конструкцій. Для цього утеплюють фасади, а ми пропонуємо відразу зробити розрахунок, буде вжитих заходів достатньо.
Проблемними ділянками також є кути, напевно, в цьому місці доведеться мати той чи інший вид обігрівачів. Простіше всього з настінними панно, в цьому випадку вважаємо, що температура всередині дорівнює температурі самого нагрівача, за рахунок чого точка промерзання викидається назовні. Строго кажучи, є сенс повернутися навіть назад і прогріваються ділянки стіни порахувати, як окремі стіни, у яких:
Крім того для вибору глибини промерзання логічно прорахувати самий кут. Тобто взяти зріз стіни по бісектрисі при вибраних умовах. Подивитися, де саме знаходиться точка промерзання. Чому це так важливо? У кожного будівельного матеріалу є такий параметр, як морозостійкість, який поряд з міцністю є одним з провідних при розрахунках. Він показує, скільки матеріал може витримати циклів переходу температури через нуль в обидві сторони. Подумайте, яке число таких петель зробить природа за зиму? Іноді по кілька разів на день температура може переходити туди і сюди. Це дуже шкідливо для будівель, які ніяк не захищені від таких казусів.
При виникненні ситуації, коли проблемно отримати результат, утеплюємо фасад. Саме зовні слід вести роботи, а не зсередини, тому що в останньому випадку ми ще й погіршимо ситуацію. У цьому світлі багатьом стануть зрозумілі будівельні заходи на зразок створення вентильованих фасадів. Ще одним заходом є розташування обігрівачів саме там, де найбільше витоків. Традиційно це кути і вікна. Будь то інфрачервоні обігрівачі або іншого типу, розташовувати їх потрібно з урахуванням втрат. Чим забезпечується максимально швидкий і ефективний прогрів.
При необхідності також самі терплячі читачі можуть порахувати час, за який кімната буде прогріватися до заданого рівня. Для цього потужність втрат віднімається з потужності обігрівачів, після чого варто провести оцінку обсягу повітря. Питому теплоємність середовища можна взяти, наприклад, у Вікіпедії (близько 1 кДж/ кг К). Нагадаємо, що ват це джоуль, поділений на секунду. Отже, можна знайти із формули і час. У цьому світлі, якщо важливий період, за який прогріється приміщення, то необхідно заздалегідь прикинути надлишок потужності обігрівачів над розрахунковою.
