Tải nhiệt – định nghĩa, các yếu tố ảnh hưởng và cách tính
Một hệ thống sưởi hoạt động tối ưu khi có thiết kế và quy mô phù hợp. Nhờ vậy, hệ thống sưởi mang lại cảm giác ấm áp dễ chịu trong suốt mùa sưởi và đồng thời sử dụng năng lượng hiệu quả.
Ví dụ: Nếu công suất của hệ thống quá thấp đối với với công trình và trường hợp sử dụng, thì sẽ không cung cấp đủ nhiệt năng cho cơ sở vào thời gian cao điểm. Hãy luôn nhớ rằng có thể xảy ra hiện tượng hư hỏng do ẩm ướt và hình thành nấm mốc ở nhiệt độ phòng và bề mặt tường nhất định. Tương tự như vậy, hệ thống sưởi có quy mô quá lớn cũng khiến đầu đốt xoay vòng liên tục do chênh lệch giữa cung và cầu. Xoay vòng thường xuyên sẽ làm tăng tình trạng mài mòn trên các bộ phận của đầu đốt.
Để ngăn chặn điều này, cần phải xác định tải nhiệt của công trình. Có sẵn phép tính tiêu chuẩn để xác định tải nhiệt này. Chúng tôi sẽ giải thích tường tận định nghĩa của tải nhiệt, điểm khác biệt giữa tải nhiệt với nhu cầu sử dụng nhiệt và những yếu tố cần thiết để tính tải nhiệt.
Tải nhiệt và tầm quan trọng của tải nhiệt
Bộ phát nhiệt sẽ được chọn theo tải nhiệt đã tính toán. Ngoài ra cũng phải tính đến hệ thống đun nóng nước sinh hoạt. Tải nhiệt được tính bằng đơn vị kW. Công suất phải đủ cao để bù lượng nhiệt thất thoát, bao gồm cả lượng nhiệt thoát qua lớp vỏ bọc tòa nhà, đồng thời để giữ cho tòa nhà ấm áp dễ chịu trong suốt mùa sưởi. Theo đó, cần phải duy trì nhiệt độ bên trong đã xác định trước. Điều này đòi hỏi công suất nồi hơi ở một mức nhất định.
Có thể xác định tải nhiệt tiêu chuẩn để xác định quy mô của bộ phát nhiệt hoặc kích thước của từng phòng, qua đó thiết kế riêng từng bề mặt gia nhiệt. Trong các công trình hiện nay, nồi hơi và bề mặt gia nhiệt thường quá lớn. Ngoài ra, những thay đổi nhỏ đối với lớp vỏ bọc công trình vẫn có thể ảnh hưởng đến tải nhiệt. Ngay cả việc thay thế cửa sổ cũng có thể gây ra tác động đáng kể. Do đó, người dùng càng cần phải xác định tải nhiệt khi có ý định hiện đại hóa hệ thống sưởi. Phải luôn xác định tải nhiệt cho công trình mới.
Tải nhiệt không phải là nhu cầu sử dụng nhiệt
Ngoài tải nhiệt, bạn sẽ thường nghe đến thuật ngữ nhu cầu sử dụng nhiệt. Đừng vội gộp chung hai thuật ngữ này lại với nhau vì đây là hai khái niệm không giống nhau. Tải nhiệt của công trình cho biết mức công suất nồi hơi cần cao đến đâu, còn nhu cầu sử dụng nhiệt lại cho biết lượng năng lượng cần thiết trên mỗi mét vuông trong suốt một năm.
Do đó, nhu cầu sử dụng nhiệt hay nhu cầu sử dụng năng lượng của công trình là tiêu chí dùng để mô tả chất lượng năng lượng của công trình đó. Nhu cầu sử dụng nhiệt được tính bằng kilowatt giờ mỗi năm và được so trên một mét vuông diện tích sàn thực. Không thể dùng nhu cầu sử dụng nhiệt để xác định công suất nồi hơi.
Tính toán tải nhiệt – quy trình và các yếu tố ảnh hưởng
Khi thiết kế hệ thống sưởi cho công trình mới xây, tính toán tải nhiệt là công đoạn cần thiết. Ngoài ra, cũng nên tính toán khi đang triển khai các dự án hiện đại hóa, nếu không thì công suất gia nhiệt của hệ thống sẽ không phù hợp với các điều kiện hiện tại của công trình. Người dùng gần như sẽ không thể điều chỉnh hoặc cân bằng sau đó. Nếu hệ thống có quy mô quá nhỏ hoặc quá lớn so với một ngưỡng nhất định thì cân bằng thủy lực cũng không thể khắc phục được. Điều này càng khiến cho việc tính toán chính xác trở nên quan trọng hơn. Công đoạn này phải do những người có chuyên môn thực hiện. Khi triển khai dự án hiện đại hóa, hãy liên hệ với đối tác thương mại của Viessmann. Người này sẽ đảm nhận công việc tính toán trong suốt giai đoạn thiết kế. Tính toán cũng là một phần nhiệm vụ của kỹ sư thiết kế hệ thống trong dự án công trình xây mới. Có một số công cụ tính toán trực tuyến sẽ thực hiện tính tải nhiệt, nhưng kết quả cho ra chỉ gần đúng và là giá trị tải nhiệt tham khảo trong giai đoạn thiết kế sơ bộ.
Quy trình tính toán tải nhiệt tiêu chuẩn
Phép tính tải nhiệt dựa trên tiêu chuẩn DIN EN 12831 "Hệ thống sưởi trong các công trình – Phương pháp tính tải nhiệt dự kiến". Tải nhiệt gồm các yếu tố sau:
Thất thoát nhiệt do truyền tải: nhiệt hao phí khi đi qua các cấu kiện của vỏ bọc công trình
Thất thoát nhiệt do thông gió: tốc độ thông gió, rò rỉ và tốc độ lưu thông không khí tối thiểu liên quan đến vệ sinh
Công suất tăng nhiệt bổ sung: công suất hệ thống sưởi để cung cấp nhiệt trong thời gian ngắn để tăng nhiệt sau khi đã tắt hệ thống
Trong phép tính, tổng thất thoát nhiệt do truyền tải và thông gió sẽ cộng với công suất tăng nhiệt bổ sung.
Các yếu tố ảnh hưởng của từng công trình
Các biến và giá trị sau đây có ảnh hưởng đáng kể đến tải nhiệt của hệ thống sưởi:
Nhiệt độ cần thiết: tuân theo tiêu chuẩn DIN về nhiệt độ tiêu chuẩn trong nhà và ngoài trời.
Hệ số U: hệ số này cho biết lượng nhiệt thoát ra qua mỗi mét vuông của vỏ bọc công trình khi nhiệt độ chênh lệch một độ. Hệ số này áp dụng cho tất cả các bề mặt liên quan: tường ngoài, cửa sổ, cửa bên ngoài, bề mặt mái, trần và sàn của các phòng không được sưởi ấm cũng như cửa bên trong của các phòng ít được sưởi ấm.
Lưu thông không khí: hệ số này cho biết tần suất trao đổi thể tích không khí trong phòng bằng hệ thống thông gió tự nhiên hoặc cơ học.
Khối lượng lưu trữ: ngoài những yếu tố khác, trọng lượng công trình cũng ảnh hưởng đến hiệu suất gia nhiệt lại của hệ thống sưởi sau khi hệ thống ngừng hoạt động trong một thời gian dài.