Содержание

Скорость остывания дома без отопления
Теория.
Расчет в Excel скорости и времени остывания помещения.
Заключение.
Дом нашей мечты
пятница, 3 октября 2014 г.
Скорость нагрева и остывания дома
Если не будет отопления в моей квартире , как быстро она промерзнет?

Скорость остывания дома без отопления

Зима. Мороз. Аварийно отключено водяное отопление. Сколько времени есть на ремонт и восстановление работоспособности системы отопления без слива до размораживания? За какое время воздух в помещении остынет до критической температуры, при которой возникнет.

. опасность замерзания воды в трубах?

Критическим значением температуры внутреннего воздуха помещений принято считать +8°C. Предполагается, что при этом в подвалах, технических помещениях, на лестничных клетках температура может оказаться уже отрицательной, и последствия могут быть катастрофическими.

На скорость остывания дома влияют множество факторов: температура и влажность наружного воздуха, скорость и направление ветра, уровень и продолжительность инсоляции, наличие или отсутствие иных внутренних источников тепла (включая людей и животных), инфильтрация, вентиляция.

В расчете, представленном далее, будет учитываться только температура наружного воздуха. Этот факт не добавляет точности, делая расчет, по сути, оценочным, зато существенно его упрощает.

Следует заметить, что наука предлагает более высокоточные алгоритмы расчета скорости остывания дома (например: docplayer.ru/44638823-K-teorii-matematicheskogo-modelirovaniya-teplovogo-rezhima-zdaniy.html). Однако вся их точность нивелируется сложностью корректного определения фактических значений многочисленных исходных данных. А так как исходных параметров много, то неточности их значений в результате вычислений накапливаются в одной большой погрешности конечного результата.

Теория.

По классическому закону Ньютона-Рихмана время нагрева (охлаждения) тела в среде с постоянной температурой определяется по формуле:

z=(LN (ABS (t_н-t₁)) -LN (ABS (t_н-t₂)))·c·ρ·V/(α·F), с (1)

t_н — температура среды, °C
t₁ — начальная температура тела, °C
t₂ — температура тела по истечении времени z, °C
c — удельная теплоемкость тела, Дж/(кг·К)
ρ — плотность тела, кг/м3
V — объем тела, м3
α — коэффициент теплоотдачи на границе поверхность тела — среда, Вт/(м2·К)
F — площадь поверхности тела, м2

Выделим правую часть формулы и обозначим β:

β=c·ρ·V/(α·F), с (2)

β имеет размерность времени — секунда:

В строительной теплотехнике величину β принято называть коэффициентом аккумуляции тепла здания и считать не в секундах, а в часах.

Наиболее надежным, достаточно точным и простым способом определения коэффициента аккумуляции здания β является практический замер температуры воздуха в помещении (как правило, в угловом) при отключенном отоплении и достаточно стабильной наружной температуре при пасмурной безветренной погоде без осадков.

Если температура воздуха в точке замера снизится с t₁ до t₂ за z часов, то согласно тем же формулам (1) и (2):

β=z/LN ((t₁-t_н)/(t₂-t_н)), час (3)

Для некоторых типов зданий значения β приведены в таблице:

* МДС 41-6.2000, Таблица 2, автор таблицы: к.т.н. Брайнина Е.Ю.

** Богословский В.Н., Сканави А.Н. Отопление, Москва, Стройиздат, 1991, стр. 81

Зная коэффициент аккумуляции β, можно достаточно легко смоделировать процесс остывания, вычислив время и среднюю скорость остывания дома:

z=β·LN ((t₁-t_н)/(t₂-t_н)), час (4)

Расчет в Excel скорости и времени остывания помещения.

На скриншотах далее представлен пример выполнения расчета, реализованного в Excel, с интерактивным отображением графика остывания помещения.

Задав исходные данные, вписав их в ячейки со светло-зеленой и светло-бирюзовой заливкой, пользователь получает автоматически вычисленные время z и скорость остывания v в ячейках листа Excel со светло-желтой заливкой фона.

Меняя шаг времени (в примере задан шаг 2 часа), можно визуально оценить темп остывания в разные по длине периоды времени.

В примере на скриншотах воздух в некоем помещении с коэффициентом аккумуляции β=20 часов остывает с t₁=20°C до t₂=8°C при температуре наружного воздуха t_н=-10°C. Расчет в Excel показывает, что этот процесс по времени займет z=10,2 часа.

Средний темп падения температуры или скорость остывания в течение этого промежутка времени составит v=1,2°C/час. Самая большая скорость остывания будет в первый час после отключения отопления: v_max=1,4°C/час.

Беглого взгляда на график достаточно, чтобы понять, что отрицательной температура воздуха в помещении станет через 22 часа.

Программу можно использовать для расчета коэффициента аккумуляции β или температуры воздуха в помещении t₂ по известному времени остывания z при помощи сервиса Excel «Подбор параметра».

Заключение.

Скорость остывания дома при отключении отопления зависит в первую очередь при отсутствии инфильтрации от коэффициента аккумуляции здания и от разницы между внутренней и внешней температурой воздуха.

Наибольшей способностью аккумулировать (запасать и сохранять) тепло обладают тяжелые массивные кирпичные старые здания с чугунными радиаторами и большим объемом воды в системе отопления. У таких домов коэффициент аккумуляции β достигает порой 120 часов.

С увеличением в здании количества и размеров окон, с уменьшением толщины стен в связи с широким использованием легких утеплителей, с распространением конвекторов, обуславливающих относительно небольшой объем теплоносителя в системе современные легкие дома плохо аккумулируют тепло. У таких зданий β может быть 40-20 часов и даже меньше.

Для одного и того же здания коэффициент аккумуляции угловых помещений верхних этажей меньше чем у срединных помещений средних этажей в 1,5-2 раза.

Прошу уважающих труд автора скачивать файл с программой расчетов после подписки на анонсы статей!

Дом нашей мечты

пятница, 3 октября 2014 г.

Скорость нагрева и остывания дома

Решил прикинуть скорость остывания дома при отключении отопления, а также скорость его нагревания при включении отопления. Исходные данные — дом из утепленного бруса на УШП. Площадь УШП около 170 м2. Утепление по СнИП. Получилось, что полностью закупоренный дом остынет с 20 до 15 градусов за 17 часов при -28 за бортом и за 36 часов при при -3. Если дом остынет до -3, то для прогрева всех конструкций до +20 при температуре за бортом -3 потребуется около суток.

воздух внутри дома
V = 150*3 м3
C = 1 кДж/(кг*C)
Плотность = 1,225

150*1000*1,225=551 кДж/С = 153 (Вт * ч)/C

стены из бруса
V = 50 м3
C = 2,3 кДж/(кг*C)
Плотность = 550 кг/м3

50*550*2300 = 63250 кДж/C = 17570 (Вт * ч)/C

Бетон в плите УШП
V = 0,1*170 + 54*0,1*0,4 = 19,16 м3
C = 0,84 кДж
Плотность = 2500 кг/м3

19,16*2500*840 = 40236 кДж = 11177 (Вт * ч)/C

Суммируя полученные значения для воздуха, бруса и бетона, находим, что
для нагрева/отстывания дома на 1 градус нужно 28900 (Вт * ч)/С

Потери через ограждающие конструкции в результате теплопроводности (без вентиляции и инфильтрации) при утеплении по СнИП будут
3977 Вт * ч (при температуре -3)
8299 Вт * ч (при температуре -28)

7,26 часов чтобы охладить дом на 1 градус при -3 за бортом
3,48 часа чтобы охладить дом на 1 градус при -28 за бортом

для охлаждения с 20 до 15 градусов потребуется
7,22*5 = 36,3 часа, при температуре -3 градуса за бортом
3,48*5 = 17,4 часа, при температуре -28 градусов за бортом

Все это, если дом закупорить, отключить вентиляцию и при минимальный потерях на инфильтрацию. Тут не учтена мебель. Предполагаем, что электричество тоже отключили и никаких источников тепла нет. При обычном режиме эксплуатации эти значения нужно разделить пополам.

Допустим у нас котел мощностью 24 кВт и КПД 90%
Если дом полностью остынет до -3 градусов, то на его нагрев до 20 градусов потребуется
24,9 часов. Воздух можно прогреть быстро, но потом нужно прогревать все конструкции.

Для начального нагрева воздуха в этом случае лучше использовать радиаторы, так теплый пол будет греть массу бетона.

Если не будет отопления в моей квартире , как быстро она промерзнет?

Сообщений: 4 160

А если не топить в такие морозы, то скольокградусов будет в квартире ? Неужели минус ?

Сообщений: 1 418

Минуса точно не будет. Мы до морозов в этом году (до -15 примерно), вообще изредка только отопление включали. При этом температура в квартире держалась 20-22.
Хотя может это от дома зависит. У нас дом строился ИСКО-Ч, стены цельнокирпичные + с утеплением.
А в ОФС-овских домах, каркасных, и подбных, наверное теплоизоляция похуже будет.

Сообщение отредактировал Дядя Саша — Dec 15 2009, 14:42

Мусечка моя, Мурыся.

Сообщений: 4 622
Из: рекаю

если есть соседи которые топят будет в доме плюс, но сколько зависит от теплопотери, если дома малозаселенный. то в такой мороз может что-нибудь и замерзнет.заметила, что дома стало как-то зябко, так сильно не топили в морозы в прошлом году, все потому, что нет снега, он сдерживает тепло

Сообщений: 5 828
Из: Казань

+1. Сосед сверху «пробивал» индивидуальное отопление в доме с центральным, дело затянулось, он год жил вообще без никакого. Говорил, что +18 держалось всегда, за счет стен соседей, внутренних обогревателей в виде газ. плиты во время готовки, компа, ТВ, полотенцесушителя в ванной и самих теплокровных обитателей.

Сообщение отредактировал Дядя Саша — Dec 15 2009, 14:48

Сообщений: 4 160

Это получается можно вообще отопление отключить, если уж припрет. А нежилые в многоквартирных домах, так вообще не отпаливать.

У кого еще есть опыт ?

Сообщений: 64 707
Из: Чебоксары
Telegram: @blog21

Зимой прошлого года у нас в квартире случилась авария из-за чего котёл не работал. Мороз был -15, ночью -20. Ночь мы провели без отопления.

Всё очень быстро остывало — с 22-24 градусов комфортной температуры, до 18 градусов вечером и 13-14 градусов на утро. В тех комнатах где не было отопления был дубак.

Ждать когда остынет до нуля мы, слава богу, не стали. Ремонтники прибыли утром, отопление завели ближе к обеду.

Соседей, которые отапливали бы квартиры, у нас тогда не было. Зачастую бывает тепло за их счет.

Сообщений: 7 438
Из: Чебоксары