Obliczanie systemu ogrzewania prywatnego domu: zasady i przykłady obliczeń

Ogrzewanie prywatnego domu jest niezbędnym elementem komfortowego mieszkania. Zgadzam się, że do układu kompleksu grzewczego należy podchodzić ostrożnie, jak błędy są drogie. Ale nigdy nie przeprowadzałeś takich obliczeń i nie wiesz, jak je poprawnie wykonać?

Pomożemy ci - w naszym artykule szczegółowo przeanalizujemy sposób obliczenia systemu ogrzewania prywatnego domu, aby skutecznie zrekompensować straty ciepła w miesiącach zimowych.

Podajemy konkretne przykłady, uzupełniając materiał artykułu wizualnymi zdjęciami i przydatnymi wskazówkami wideo, a także odpowiednie tabele ze wskaźnikami i współczynnikami niezbędnymi do obliczeń.

Utrata ciepła w prywatnym domu

Budynek traci ciepło z powodu różnicy temperatur powietrza wewnątrz i na zewnątrz domu. Straty ciepła są wyższe, tym bardziej znaczący jest obszar obwiedni budynku (okna, dachy, ściany, fundamenty).

Również utrata ciepła związane z materiałami otaczających konstrukcji i ich rozmiarami. Na przykład utrata ciepła cienkich ścian jest większa niż gruba.

Skuteczne obliczanie ogrzewania dla prywatnego domu należy wziąć pod uwagę materiały użyte do budowy kopert budowlanych.

Na przykład przy jednakowej grubości ściany wykonanej z drewna i cegły ciepło jest przenoszone z różną intensywnością - utrata ciepła przez konstrukcje drewniane jest wolniejsza. Niektóre materiały lepiej przepuszczają ciepło (metal, cegła, beton), inne gorzej (drewno, wełna mineralna, pianka styropianowa).

Atmosfera w budynku mieszkalnym jest pośrednio związana ze środowiskiem powietrza zewnętrznego. Ściany, otwory okien i drzwi, dach i fundament zimą przenoszą ciepło z domu na zewnątrz, zapewniając w zamian zimno. Stanowią one 70–90% całkowitej utraty ciepła w domku.

Ściany, dach, okna i drzwi - wszystko wypuszcza ciepło w zimie. Kamera termowizyjna wyraźnie pokazuje wycieki ciepła

Stały wyciek energii cieplnej w sezonie grzewczym występuje również poprzez wentylację i ścieki.

Przy obliczaniu strat ciepła w indywidualnej konstrukcji mieszkaniowej dane te zwykle nie są brane pod uwagę. Ale włączenie strat ciepła przez systemy kanalizacyjne i wentylacyjne do ogólnych obliczeń termicznych domu jest nadal właściwą decyzją.

Znacząco rozmieszczony system izolacji termicznej może znacznie zmniejszyć przenikanie ciepła przez konstrukcje budowlane, otwory drzwi / okna

Nie można obliczyć autonomicznego obwodu grzewczego domu wiejskiego bez oceny strat ciepła jego otaczających struktur. Dokładniej, to nie zadziała określić moc kotławystarczające do ogrzania domku w najcięższych mrozach.

Analiza faktycznego zużycia energii cieplnej przez ściany pozwoli ci porównać koszty wyposażenia kotła i paliwa z kosztami izolacji termicznej ścian.

W końcu bardziej energooszczędny dom, tj. im mniej ciepła traci w miesiącach zimowych, tym niższy jest koszt pozyskania paliwa.

Do właściwego obliczenia systemu grzewczego będziesz potrzebować współczynnik przewodzenia ciepła popularne materiały budowlane.

Tabela wartości współczynnika przewodności cieplnej różnych materiałów budowlanych, najczęściej stosowana w budownictwie

Obliczanie strat ciepła przez ściany

Na przykładzie warunkowego dwupiętrowego domku obliczamy straty ciepła przez jego konstrukcje ścienne.

Dane źródłowe:

• kwadratowe „pudełko” ze ścianami przednimi o szerokości 12 mi wysokości 7 m;
• w ścianach 16 otworów o powierzchni każdego 2,5 m²;
• materiał ścian przednich - cegła pełnoceramiczna;
• grubość ściany - 2 cegły.

Następnie obliczymy grupę wskaźników, na podstawie której dodaje się całkowitą wartość strat ciepła przez ściany.

Odporność na przenikanie ciepła

Aby dowiedzieć się, jaki jest wskaźnik odporności na przenikanie ciepła dla ściany elewacyjnej, konieczne jest podzielenie grubości materiału ściany przez współczynnik przewodzenia ciepła.

W przypadku szeregu materiałów konstrukcyjnych dane dotyczące współczynnika przewodności cieplnej przedstawiono na zdjęciach powyżej i poniżej.

Do dokładnych obliczeń wymagany będzie współczynnik przewodności cieplnej wskazany w tabeli materiałów termoizolacyjnych stosowanych w budownictwie.

Nasza ściana warunkowa jest zbudowana z litej cegły ceramicznej, której przewodność cieplna wynosi 0,56 W / m^okołoC. Jego grubość, biorąc pod uwagę mur na centralnym centrum dystrybucji, wynosi 0,51 m. Dzieląc grubość ściany przez współczynnik przewodzenia ciepła cegły, otrzymujemy opór przenikania ciepła ściany:

0,51: 0,56 = 0,91 W / m^{2 × o}Z

Zaokrąglamy wynik podziału do dwóch miejsc po przecinku; nie ma potrzeby dokładniejszych danych na temat oporu przenoszenia ciepła.

Obszar ściany zewnętrznej

Ponieważ jako przykład wybrano kwadratowy budynek, obszar jego ścian określa się, mnożąc szerokość przez wysokość jednej ściany, a następnie przez liczbę ścian zewnętrznych:

12,7 · 4 = 336 m²

Znamy więc obszar przednich ścian. Ale co z otworami okien i drzwi, zajmującymi razem 40 m2 (2,5 · 16 = 40 m²) przedniej ściany, czy należy je wziąć pod uwagę?

Rzeczywiście, jak poprawnie obliczyć autonomiczne ogrzewanie w drewnianym domu z wyłączeniem odporności na przenikanie ciepła konstrukcji okien i drzwi.

Współczynnik przewodzenia ciepła materiałów termoizolacyjnych stosowanych do izolacji ścian nośnych

Jeśli konieczne jest obliczenie strat ciepła w budynku o dużej powierzchni lub w ciepłym domu (energooszczędny) - tak, biorąc pod uwagę współczynniki przenikania ciepła ram okiennych i drzwi wejściowych będą prawidłowe w obliczeniach.

Jednak w przypadku niskich budynków IZHS wykonanych z tradycyjnych materiałów otwory drzwi i okien można zaniedbać. Tj. Nie usuwaj ich powierzchni z całkowitej powierzchni ścian przednich.

Typowa utrata ciepła na ścianie

O stratach ciepła ściany dowiadujemy się z jej jednego metra kwadratowego, gdy różnica temperatur między powietrzem wewnątrz i na zewnątrz domu wynosi jeden stopień.

Aby to zrobić, podziel jednostkę przez obliczony wcześniej opór ściany na przenikanie ciepła:

1: 0,91 = 1,09 W / m²·^okołoZ

Znając straty ciepła na metr kwadratowy obwodu ścian zewnętrznych, możesz określić straty ciepła w określonych temperaturach ulicznych.

Na przykład, jeśli temperatura w domku wynosi +20 ^okołoC, a na ulicy -17 ^okołoC różnica temperatur będzie wynosić 20 + 17 = 37 ^okołoC. W tej sytuacji całkowita utrata ciepła ścian naszego warunkowego domu wyniesie:

0,91 · 336 · 37 = 11313 W.,

Gdzie: 0,91 - opór przewodzenia ciepła na metr kwadratowy ściany; 336 - powierzchnia ścian przednich; 37 - różnica temperatur między atmosferą wewnętrzną i zewnętrzną.

Współczynnik przewodności cieplnej materiałów termoizolacyjnych stosowanych do izolacji podłogi / ściany, do suchego jastrychu podłogowego i wyrównania ścian

Ponownie obliczamy wynikową utratę ciepła w kilowatogodzinach, są one wygodniejsze do odbioru i późniejszych obliczeń mocy systemu grzewczego.

Strata ciepła na ścianie w kilowatogodzinach

Najpierw dowiedz się, ile energii cieplnej przejdzie przez ściany w ciągu godziny przy różnicy temperatur 37 ^okołoC.

Przypominamy, że obliczenia są przeprowadzane dla domu o charakterystyce konstrukcyjnej, warunkowo wybranego do demonstracji i obliczeń demonstracyjnych:

113131: 1000 = 11,313 kWh,

Gdzie: 11313 - wielkość strat ciepła uzyskanych wcześniej; 1 - godzina; 1000 to liczba watów na kilowat.

Współczynnik przewodzenia ciepła materiałów budowlanych stosowanych do izolacji ścian i podłóg

Aby obliczyć straty ciepła na dzień, uzyskaną stratę ciepła na godzinę mnoży się przez 24 godziny:

11,31324 = 271,512 kWh

Dla jasności dowiadujemy się o utracie energii cieplnej w pełnym sezonie grzewczym:

7,30 · 271,512 = 57017,52 kWh,

Gdzie: 7 - liczba miesięcy w sezonie grzewczym; 30 - liczba dni w miesiącu; 271,512 - dzienna utrata ciepła ścian.

Tak więc szacowana utrata ciepła w domu o powyższych właściwościach przegród zewnętrznych budynku wyniesie 57017,52 kWh przez siedem miesięcy sezonu grzewczego.

Biorąc pod uwagę efekty wentylacji domu prywatnego

Jako przykład obliczymy stratę ciepła wentylacyjnego podczas sezonu grzewczego dla warunkowego domku o kwadratowym kształcie, o ścianie o szerokości 12 metrów i wysokości 7 metrów.

Z wyłączeniem mebli i ścian wewnętrznych, wewnętrzna objętość atmosfery w tym budynku będzie wynosić:

12 · 12,7 = 1008 m³

Przy temperaturze powietrza +20 ^okołoC (norma w sezonie grzewczym) jego gęstość wynosi 1,2047 kg / m³a ciepło właściwe wynosi 1,005 kJ / (kg^okołoC)

Obliczamy masę atmosfery w domu:

10081.2047 = 1214,34 kg,

Gdzie: 1008 - głośność domowej atmosfery; 1.2047 - gęstość powietrza przy t +20 ^okołoS.

Tabela z wartością współczynnika przewodności cieplnej materiałów, które mogą być wymagane do dokładnych obliczeń

Załóżmy pięciokrotną zmianę objętości powietrza w pomieszczeniach domu. Zauważ, że dokładny zapotrzebowanie na objętość świeże powietrze zależy od liczby mieszkańców domku.

Średnia różnica temperatur między domem a ulicą w sezonie grzewczym wynosi 27 ^okołoC (20 ^okołoC dom, -7 ^okołoZ atmosferą zewnętrzną) dziennie do ogrzewania dopływu zimnego powietrza potrzebujesz energii cieplnej:

5.271214.34-1.005 = 164755,58 kJ,

Gdzie: 5 - liczba zmian powietrza w pomieszczeniach; 27 - różnica temperatur między atmosferą wewnętrzną i zewnętrzną; 1214.34 - gęstość powietrza przy t +20 ^okołoC; 1.005 - ciepło właściwe powietrza.

Konwertujemy kilodżule na kilowatogodziny, dzieląc wartość przez liczbę kilodżuli na kilowatogodzinę (3600):

164755,58: 3600 = 45,76 kWh

Po ustaleniu kosztu energii cieplnej do ogrzewania powietrza w domu podczas pięciokrotnej wymiany poprzez wentylację nawiewną, możemy obliczyć straty ciepła „powietrza” dla siedmiomiesięcznego sezonu grzewczego:

7,30 · 45,76 = 9609,6 kWh,

Gdzie: 7 - liczba „ogrzewanych” miesięcy; 30 - średnia liczba dni w miesiącu; 45,76 - dzienne koszty energii cieplnej do ogrzewania powietrza nawiewanego.

Zużycie energii przez wentylację (infiltrację) jest nieuniknione, ponieważ niezbędna jest wymiana powietrza w domku.

Potrzeba ogrzewania wymiennej atmosfery powietrza w domu musi zostać obliczona, zsumowana ze stratami ciepła przez przegrodę budynku i uwzględniona przy wyborze kotła grzewczego. Istnieje inny rodzaj zużycia energii cieplnej, ten ostatni - utrata ciepła z kanalizacji.

Koszty energii do przygotowania ciepłej wody

Jeśli w cieplejszych miesiącach zimna woda płynie z kranu do domku, to w sezonie grzewczym jest lodowata, a temperatura nie przekracza +5 ^okołoC. Kąpiel, mycie naczyń i mycie nie są możliwe bez podgrzania wody.

Woda wciągnięta do muszli klozetowej styka się z domową atmosferą przez ściany, pobierając trochę ciepła. Co dzieje się z wodą ogrzewaną przez spalanie niewolnego paliwa i wydawaną na potrzeby gospodarstwa domowego? Wlewa się go do kanalizacji.

Dwuprzewodowy kocioł z pośrednim kotłem grzewczym, stosowany zarówno do podgrzewania chłodziwa, jak i do dostarczania ciepłej wody do zbudowanego dla niego obwodu

Spójrzmy na przykład. Trzyosobowa rodzina, przypuszczalnie wydaje 17 m³ woda co miesiąc. 1000 kg / m³ - gęstość wody i 4,183 kJ / kg^okołoC to ciepło właściwe.

Średnia temperatura wody grzewczej przeznaczonej na potrzeby domowe, niech wynosi +40 ^okołoW związku z tym różnica w średniej temperaturze między zimną wodą wpływającą do domu (+5 ^okołoC) i ogrzewany w kotle (+30 ^okołoC) okazuje się 25 ^okołoC.

Aby obliczyć straty ciepła w kanalizacji, rozważamy:

17 · 1000 · 25 · 4,183 = 1777775 kJ,

Gdzie: 17 - miesięczne zużycie wody; 1000 to gęstość wody; 25 - różnica temperatur między zimną a podgrzewaną wodą; 4,183 - ciepło właściwe wody;

Aby przekonwertować kilodżule na bardziej zrozumiałe godziny kilowata:

1777775: 3600 = 493,82 kWh

Tak więc przez siedem miesięcy sezonu grzewczego energia cieplna trafia do kanalizacji w ilości:

493,827 = 3456.74 kWh

Zużycie energii cieplnej do podgrzewania wody na potrzeby higieniczne jest niewielkie w porównaniu z utratą ciepła przez ściany i wentylację. Ale jest to również zużycie energii, ładowanie kotła lub kotła i powodowanie zużycia paliwa.

Obliczanie mocy kotła

Kocioł w systemie grzewczym jest przeznaczony do kompensacji strat ciepła w budynku. A także w przypadku układ podwójny lub przy wyposażaniu kotła w pośredni kocioł grzewczy do podgrzewania wody do celów higienicznych.

Obliczając dzienną utratę ciepła i zużycie ciepłej wody „do ścieków”, możliwe jest dokładne określenie niezbędnej wydajności kotła dla domku o określonej powierzchni oraz właściwości otaczających konstrukcji.

Kocioł jednoprzewodowy wytwarza tylko czynnik grzewczy dla systemu grzewczego

Aby określić moc kotła grzewczego, należy obliczyć koszt energii cieplnej domu przez ściany elewacyjne i ogrzewanie wymiennej atmosfery powietrza we wnętrzu.

Wymagane są dane dotyczące strat ciepła w kilowatogodzinach dziennie - w przypadku domu warunkowego, obliczonego jako przykład, jest to:

271,512 + 45,76 = 317,272 kWh,

Gdzie: 271 512 - dzienna utrata ciepła przez ściany zewnętrzne; 45,76 - dzienny ubytek ciepła do ogrzewania powietrza nawiewanego.

W związku z tym niezbędna wydajność grzewcza kotła będzie wynosić:

317,272: 24 (godziny) = 13,22 kW

Taki kocioł będzie jednak stale obciążony, co skróci jego żywotność. A w szczególnie mroźne dni wydajność znamionowa kotła nie wystarczy, ponieważ przy wysokiej różnicy temperatur między atmosferą wewnętrzną i zewnętrzną straty ciepła w budynku gwałtownie wzrosną.

Dlatego wybierz kocioł według średniego obliczenia kosztu energii cieplnej nie warto - nie poradzi sobie z silnymi mrozami.

Racjonalne będzie zwiększenie wymaganej wydajności urządzeń kotłowych o 20%:

13,22,2 + 13,22 = 15,86 kW

Aby obliczyć wymaganą moc drugiego obwodu kotła, wody grzewczej do mycia naczyń, kąpieli itp., Konieczne jest podzielenie miesięcznego zużycia ciepła strat ciepła z kanalizacji przez liczbę dni w miesiącu i przez 24 godziny:

493,82: 30: 24 = 0,68 kW

Zgodnie z wynikami obliczeń optymalna moc kotła dla przykładu domku wynosi 15,86 kW dla obwodu grzewczego i 0,68 kW dla obwodu grzewczego.

Wybór grzejników

Tradycyjnie moc grzejnika Zaleca się wybór obszaru ogrzewanego pomieszczenia z 15-20% zawyżeniem zapotrzebowania na energię, na wszelki wypadek.

Jako przykład rozważmy, jak poprawną metodą wyboru grzejnika jest „10 m2 powierzchni - 1,2 kW”.

Moc cieplna grzejników zależy od sposobu ich połączenia, co należy wziąć pod uwagę przy obliczaniu systemu grzewczego

Dane początkowe: pokój narożny na pierwszym poziomie dwupiętrowego domu IZHS; ściana zewnętrzna z dwurzędowego muru z cegły ceramicznej; szerokość pokoju 3 m, długość 4 m, wysokość sufitu 3 m.

Zgodnie z uproszczonym schematem selekcji proponuje się obliczyć powierzchnię pokoju, rozważamy:

3 (szerokość) · 4 (długość) = 12 m²

Tj. wymagana moc grzejnika z premią 20% wynosi 14,4 kW. Teraz obliczmy parametry mocy grzejnika na podstawie strat ciepła w pomieszczeniu.

W rzeczywistości powierzchnia pokoju ma mniejszy wpływ na utratę energii cieplnej niż powierzchnia jego ścian, które rozciągają się po jednej stronie budynku (front).

Dlatego weźmiemy pod uwagę dokładnie obszar „ulicznych” ścian dostępny w pokoju:

3 (szerokość) · 3 (wysokość) + 4 (długość) · 3 (wysokość) = 21 m²

Znając powierzchnię ścian, które przenoszą ciepło „na ulicę”, obliczamy straty ciepła z różnicą temperatury w pomieszczeniu i na ulicy wynoszącą 30^około (w domu +18 ^okołoC, poza -12 ^okołoC) i natychmiast w kilowatogodzinach:

0,91 · 21 · 30: ​​1000 = 0,57 kW,

Gdzie: 0,91 - opór przenikania ciepła m2 ścian pomieszczenia od strony „ulicy”; 21 - obszar ścian „ulicznych”; 30 - różnica temperatur wewnątrz i na zewnątrz domu; 1000 to liczba watów na kilowat.

Zgodnie z normami budowlanymi urządzenia grzewcze są umieszczone w miejscach o maksymalnej utracie ciepła. Na przykład grzejniki są instalowane pod otworami okien, opalarki - nad wejściem do domu. W narożnych pokojach baterie są instalowane na matowych ścianach, które są narażone na maksymalne wiatry.

Okazuje się, że w celu skompensowania strat ciepła przez ściany elewacyjne tego projektu, na 30^około różnica temperatur w domu i na ulicy wystarcza na ogrzewanie o wydajności 0,57 kWh. Zwiększamy wymaganą moc o 20, nawet o 30% - uzyskujemy 0,74 kWh.

Zatem rzeczywiste zapotrzebowanie mocy na ogrzewanie może być znacznie niższe niż w schemacie handlowym „1,2 kW na metr kwadratowy powierzchni podłogi”.

Ponadto prawidłowe obliczenie wymaganej mocy grzejników zmniejszy objętość chłodziwo w systemie grzewczym, co zmniejszy obciążenie kotła i koszty paliwa.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Gdzie ciepło dociera z domu - wideo zawiera odpowiedzi:

Na filmie uwzględniono procedurę obliczania strat ciepła w domu przez przegrodę budynku.Znając straty ciepła, możliwe będzie dokładne obliczenie mocy systemu grzewczego:

Szczegółowy film wideo na temat zasad doboru charakterystyki mocy kotła grzewczego znajduje się poniżej:

Produkcja ciepła rośnie z roku na rok - ceny paliw rosną. A upał ciągle nie wystarcza. Nie możesz być obojętny na zużycie energii w domku - jest to całkowicie nieopłacalne.

Z jednej strony, każdy nowy sezon grzewczy kosztuje właściciela domu coraz droższy. Z drugiej strony izolacja ścian, fundamentów i dachów podmiejskich kosztuje dobre pieniądze. Jednak im mniej ciepła opuści budynek, tym taniej będzie go ogrzać..

Zachowanie ciepła w pomieszczeniach domu jest głównym zadaniem systemu grzewczego w miesiącach zimowych. Wybór mocy kotła grzewczego zależy od stanu domu i jakości izolacji jego otaczających konstrukcji. Zasada „kilowatów na 10 kwadratów powierzchni” działa w chacie o średnim stanie fasad, dachów i fundamentów.

Czy samodzielnie obliczyłeś system ogrzewania dla swojego domu? Czy zauważyłeś niedopasowanie w obliczeniach podanych w artykule? Podziel się swoim praktycznym doświadczeniem lub ilością wiedzy teoretycznej, zostawiając komentarz w bloku pod tym artykułem.