| ! | Żądanie, w komentarzach pisz komentarze, uzupełnienia. | ! |
Dom traci ciepło przez otaczające go konstrukcje (ściany, okna, dach, fundament), wentylację i drenaż. Główne straty ciepła przechodzą przez otaczające konstrukcje - 60–90% wszystkich strat ciepła.
Aby wybrać odpowiedni kocioł, potrzebne jest przynajmniej obliczenie strat ciepła w domu. Możesz również oszacować, ile pieniędzy zostanie wydane na ogrzewanie w planowanym domu. Oto przykładowe obliczenia dla kotła gazowego i elektrycznego. Dzięki obliczeniom możliwa jest również analiza efektywności finansowej izolacji tj. aby zrozumieć, czy koszt instalacji izolacji opłaci się oszczędnością paliwa w całym okresie jej użytkowania.
Straty ciepła przez otaczające struktury
Podam przykład obliczenia ścian zewnętrznych dwupiętrowego domu.
| 1) Obliczamy opór przenikania ciepła ściany, dzieląc grubość materiału przez jego współczynnik przewodności cieplnej. Na przykład, jeśli ściana jest zbudowana z ciepłej ceramiki o grubości 0,5 m i współczynniku przewodzenia ciepła 0,16 W / (m × ° C), to 0,5 m dzielimy przez 0,16: 0,5 m / 0,16 W / (m × ° C) = 3,125 m2 × ° C / W Tutaj można znaleźć współczynniki przewodzenia ciepła materiałów budowlanych. |
| 2) Obliczamy całkowitą powierzchnię ścian zewnętrznych. Oto uproszczony przykład kwadratowego domu: (Szerokość 10 m x wysokość 7 m x 4 boki) - (16 okien x 2,5 m2) = 280 m2 - 40 m2 = 240 m2 |
| 3) Jednostkę dzielimy przez opór przenikania ciepła, uzyskując w ten sposób straty ciepła z jednego metra kwadratowego ściany o jeden stopień różnicy temperatur. 1 / 3,125 m2 × ° C / W = 0,32 W / m2 × ° C |
| 4) Obliczamy straty ciepła ścian. Straty ciepła z jednego metra kwadratowego ściany mnożymy przez powierzchnię ścian i różnicę temperatur wewnątrz domu i na zewnątrz. Na przykład, jeśli wewnątrz ma + 25 ° C, a na zewnątrz –15 ° C, to różnica wynosi 40 ° C. 0,32 W / m2 × ° C × 240 m2 × 40 ° C = 3072 W. Ta liczba to utrata ciepła przez ściany. Straty ciepła mierzone są w watach, tj. to jest moc strat ciepła. |
| 5) W kilowatogodzinach wygodniej jest zrozumieć znaczenie utraty ciepła. W ciągu 1 godziny energia cieplna przechodzi przez nasze ściany przy różnicy temperatur 40 ° C: 3072 W × 1 h = 3,072 kW × h Energia jest zużywana w ciągu 24 godzin: 3072 szer. × 24 godz. = 73,728 kW × wys |
Widać, że w okresie grzewczym pogoda jest inna, tj. różnica temperatur zmienia się cały czas. Dlatego w celu obliczenia strat ciepła dla całego okresu grzewczego należy w pkt 4 pomnożyć przez średnią różnicę temperatur ze wszystkich dni okresu grzewczego.
Przykładowo przez 7 miesięcy okresu grzewczego średnia różnica temperatur w pomieszczeniu i na zewnątrz wynosiła 28 stopni, co oznacza utratę ciepła przez ściany w ciągu tych 7 miesięcy w kilowatogodzinach:
0,32 W / m2 × ° C × 240 m2 × 28 ° C × 7 miesięcy × 30 dni × 24 h = 10838016 W × h = 10838 kW × h
Liczba jest dość „namacalna”. Na przykład, jeśli ogrzewanie było elektryczne, możesz obliczyć, ile pieniędzy wydano by na ogrzewanie, mnożąc wynikową liczbę przez koszt kWh. Możesz obliczyć, ile pieniędzy wydano na ogrzewanie gazem, obliczając koszt kWh energii z kotła gazowego. Aby to zrobić, musisz znać koszt gazu, ciepło spalania gazu i sprawność kotła.
Nawiasem mówiąc, w ostatnich obliczeniach zamiast średniej różnicy temperatur, liczby miesięcy i dni (ale nie godzin, zostawiamy zegar), można było użyć stopniodni okresu grzewczego - GSOP, niektóre informacje o GSOP są tutaj. Możesz znaleźć już obliczony GSOP dla różnych miast Rosji i pomnożyć straty ciepła z jednego metra kwadratowego przez powierzchnię ściany, przez te GSOP i przez 24 godziny, po otrzymaniu strat ciepła w kW * h.
Podobnie jak w przypadku ścian, należy obliczyć wartości strat ciepła dla okien, drzwi wejściowych, dachu, fundamentu. Następnie zsumuj wszystko, a otrzymasz wartość strat ciepła przez wszystkie otaczające struktury.Nawiasem mówiąc, w przypadku okien nie będzie konieczne ustalanie grubości i przewodności cieplnej, zwykle istnieje już gotowa odporność na przenikanie ciepła jednostki szklanej obliczona przez producenta. Dla podłogi (w przypadku fundamentu płytowego) różnica temperatur nie będzie zbyt duża, gleba pod domem nie będzie tak zimna jak powietrze zewnętrzne.
Prawie skomplikowane - obliczenia według określonych cech
Obliczanie strat ciepła może łatwo przekształcić się w prawdziwy ból głowy. W praktyce wskaźniki można obliczyć na podstawie specyficznych cech budynku. Najważniejsze jest, aby pamiętać, że obliczenia opierają się nie na powierzchni, ale na kubaturze budynku. Należy również wziąć pod uwagę jego przeznaczenie i liczbę kondygnacji. Ciepło jest odprowadzane z domu przez przegrodę budynku.
„Bramy”, przez które ciepłe powietrze opuszcza budynek, to okna, drzwi, ściany, podłogi i dachy. Ponadto wpływ mają temperatury delta - różnica między temperaturą powietrza wewnątrz i na zewnątrz domu. Nie można zdyskontować warunków klimatycznych obszaru. Duża część ciepła jest emitowana przez system wentylacyjny. Paradoks polega na tym, że podczas wykonywania obliczeń wielu początkujących budowniczych domów zapomina o uwzględnieniu tego parametru i uzyskuje liczby dalekie od obiektywizmu.
Utrata ciepła przez wentylację
Przybliżona ilość dostępnego powietrza w domu (nie biorę pod uwagę objętości ścian wewnętrznych i mebli):
10 m х 10 m х 7 m = 700 m3
Gęstość powietrza w temperaturze + 20 ° C 1,2047 kg / m3. Ciepło właściwe powietrza 1,005 kJ / (kg × ° C). Masa powietrza w domu:
700 m3 × 1,2047 kg / m3 = 843,29 kg
Powiedzmy, że całe powietrze w domu zmienia się 5 razy dziennie (jest to przybliżona liczba). Przy średniej różnicy między temperaturą wewnętrzną i zewnętrzną wynoszącą 28 ° C dla całego okresu grzewczego, energia cieplna będzie pobierana średnio dziennie do ogrzania napływającego zimnego powietrza:
5 × 28 ° C × 843,29 kg × 1,005 kJ / (kg × ° C) = 118,650,903 kJ
118.650.903 kJ = 32,96 kWh (1 kWh = 3600 kJ)
Te. w sezonie grzewczym przy pięciokrotnej wymianie powietrza dom poprzez wentylację straci średnio 32,96 kWh energii cieplnej dziennie. Przez 7 miesięcy okresu grzewczego straty energii będą wynosić:
7 x 30 x 32,96 kWh = 6921,6 kWh
Jaki jest najlepszy sposób na ograniczenie strat ciepła w Twoim domu?
Z reguły po profesjonalnym termowizji i obróbce wyników sporządzany jest raport, który szczegółowo opisuje zidentyfikowane braki i podaje zalecenia, których wdrożenie zapewnia maksymalne zmniejszenie strat ciepła lub ich całkowitą eliminację.
Praktyczne doświadczenie to pokazuje można osiągnąć zmniejszenie strat ciepła, jeśli zostaną podjęte następujące środki:
- Zaizoluj fundament, ściany i dach. Stworzenie dodatkowej bariery termoizolacyjnej jest skutecznym sposobem na poprawę reżimu temperaturowego w pomieszczeniach.
- Zamontuj nowoczesne wielokomorowe okna z podwójnymi szybami lub wymień uszczelki i okucia w starych oknach.
- Ułóż system „ciepłej podłogi”, który zapewni efektywne ogrzewanie wykorzystanej przestrzeni w pomieszczeniu.
- Zainstaluj ekran foliowy za grzejnikiem, który będzie odbijał i kierował ciepło do pomieszczenia.
- Szczeliny i pęknięcia w ścianach uszczelnić uszczelniaczem na bazie poliuretanu.
Jeśli nie jest możliwe wykonanie całkowitej izolacji, to warto zastosować proste metody przy minimalnych kosztach nakierowanych na uszczelnianie szwów i pęknięć, a także szczelne zamykanie okien i drzwi, wietrzenie nie raz na godzinę, ale kilka razy po 10 -15 minut ...
Utrata ciepła przez kanał ściekowy
W okresie grzewczym woda wpływająca do domu jest raczej zimna, na przykład ma średnią temperaturę + 7 ° C. Podgrzewanie wody jest wymagane, gdy mieszkańcy myją naczynia i biorą kąpiel. Ponadto woda z powietrza otoczenia w spłuczce toalety jest częściowo podgrzewana. Całe ciepło odbierane przez wodę jest spuszczane do kanalizacji.
Powiedzmy, że rodzina w domu zużywa 15 m3 wody miesięcznie.Ciepło właściwe wody wynosi 4,183 kJ / (kg × ° C). Gęstość wody wynosi 1000 kg / m3. Powiedzmy, że średnio woda wpływająca do domu jest podgrzewana do + 30 ° C, tj. różnica temperatur 23 ° C
W związku z tym miesięcznie straty ciepła przez kanalizację będą wynosić:
1000 kg / m3 × 15 m3 × 23 ° C × 4,183 kJ / (kg × ° C) = 1443135 kJ
1443135 kJ = 400,87 kWh
Przez 7 miesięcy okresu grzewczego mieszkańcy wlewają do kanalizacji:
7 × 400,87 kWh = 2806,09 kWh
Wybór grzejników
Tradycyjnie zaleca się dobierać moc grzejnika według powierzchni ogrzewanego pomieszczenia i na wszelki wypadek przy 15-20% zawyżeniu zapotrzebowania na moc.
Dla przykładu zastanówmy się, jak poprawna jest metoda doboru grzejnika „powierzchnia 10 m2 - 1,2 kW”.
Moc cieplna grzejników zależy od sposobu ich podłączenia, co należy wziąć pod uwagę przy obliczaniu systemu grzewczego
Dane wstępne: pomieszczenie narożne na pierwszym poziomie dwupiętrowego domu IZHS; ściana zewnętrzna wykonana z dwurzędowej cegły ceramicznej; szerokość pomieszczenia 3 m, długość 4 m, wysokość pomieszczenia 3 m.
Zgodnie z uproszczonym schematem wyboru proponuje się obliczenie powierzchni pomieszczenia, które rozważamy:
3 (szerokość) 4 (długość) = 12 m2
Te. wymagana moc grzejnika z dopłatą 20% to 14,4 kW. A teraz obliczmy parametry mocy grzejnika na podstawie strat ciepła w pomieszczeniu.
W rzeczywistości powierzchnia pomieszczenia wpływa na utratę energii cieplnej w mniejszym stopniu niż powierzchnia jego ścian, z jednej strony zwróconej na zewnątrz budynku (elewacja).
Dlatego weźmiemy pod uwagę obszar ścian „ulicznych” w pomieszczeniu:
3 (szerokość) 3 (wysokość) + 4 (długość) 3 (wysokość) = 21 m2
Znając obszar ścian przenoszących ciepło „na ulicę” obliczymy straty ciepła przy różnicy temperatury pomieszczenia i zewnętrznej 30 ° (w domu +18 ° C, na zewnątrz -12 ° C), i natychmiast w kilowatogodzinach:
0,91 21 30: 1000 = 0,57 kW,
Gdzie: 0,91 - opór przenikania ciepła m2 ścian pomieszczeń od strony ulicy; 21 - obszar murów „ulicznych”; 30 - różnica temperatur wewnątrz i na zewnątrz domu; 1000 to liczba watów w kilowatach.
Zgodnie z normami budowlanymi urządzenia grzewcze są umieszczane w miejscach o maksymalnych stratach ciepła. Na przykład grzejniki są instalowane pod otworami okiennymi, opalarki - nad wejściem do domu. W pokojach narożnych baterie są instalowane na pustych ścianach, które są narażone na maksymalny wpływ wiatru.
Okazuje się, że aby skompensować straty ciepła przez ściany elewacyjne tego projektu, przy różnicy temperatur w domu i na ulicy 30 ° wystarczy ogrzewanie o mocy 0,57 kWh. Zwiększmy wymaganą moc o 20, nawet o 30% - otrzymujemy 0,74 kWh.
Zatem rzeczywiste zapotrzebowanie na moc grzewczą może być znacznie niższe niż 1,2 kW na metr kwadratowy systemu handlowego.
Ponadto prawidłowe obliczenie wymaganych mocy grzejników zmniejszy objętość chłodziwa w systemie grzewczym, co zmniejszy obciążenie kotła i koszty paliwa.
Pomiar ciepła do ogrzewania powietrza
Przy obliczaniu strat ciepła w budynku należy wziąć pod uwagę ilość energii cieplnej zużywanej przez system grzewczy do ogrzania powietrza wentylacyjnego. Udział tej energii sięga 30% całkowitych strat, więc niedopuszczalne jest jej ignorowanie. Możesz obliczyć utratę ciepła przez wentylację w domu na podstawie pojemności cieplnej powietrza za pomocą popularnego wzoru z kursu fizyki:
Qair = cm (tв - tн). W tym:
- Qair - ciepło pobierane przez system grzewczy do ogrzania powietrza nawiewanego, W;
- tв i tн - to samo, co w pierwszym wzorze, ° С;
- m to masowe natężenie przepływu powietrza wpływającego do domu z zewnątrz, kg;
- с - pojemność cieplna mieszaniny powietrza, równa 0,28 W / (kg ° C).
Tutaj wszystkie wartości są znane, z wyjątkiem masowego natężenia przepływu powietrza do wentylacji pomieszczeń. Aby nie komplikować zadania, należy zgodzić się z warunkiem, że powietrze w całym domu jest odnawiane raz na godzinę.Wtedy objętościowy przepływ powietrza można łatwo obliczyć, dodając objętości wszystkich pomieszczeń, a następnie należy go przeliczyć na masę na podstawie gęstości. Ponieważ gęstość mieszaniny powietrza zmienia się w zależności od jej temperatury, należy pobrać odpowiednią wartość z tabeli:
| Temperatura mieszanki powietrza, ºС | — 25 | — 20 | — 15 | — 10 | — 5 | 0 | + 5 | + 10 |
| Gęstość, kg / m3 | 1,422 | 1,394 | 1,367 | 1,341 | 1,316 | 1,290 | 1,269 | 1,247 |
Przykład. Konieczne jest obliczenie wentylacyjnych strat ciepła budynku, który odbiera 500 m³ na godzinę w temperaturze -25 ° C, wewnątrz jest utrzymywana na poziomie + 20 ° C. Najpierw określa się masowe natężenie przepływu:
m = 500 x 1,422 = 711 kg / h
Ogrzanie takiej masy powietrza o 45 ° C będzie wymagało takiej ilości ciepła:
Qair = 0,28 x 711 x 45 = 8957 W, co odpowiada w przybliżeniu 9 kW.
Na koniec obliczeń wyniki strat ciepła przez ogrodzenia zewnętrzne sumuje się ze stratami ciepła wentylacji, co daje sumaryczne obciążenie cieplne systemu grzewczego budynku.
Przedstawione metody obliczeniowe można uprościć wprowadzając do Excela formuły w postaci tabel z danymi, co znacznie przyspieszy obliczenia.
Podstawowe wzory
Aby uzyskać mniej lub bardziej dokładny wynik, konieczne jest wykonanie obliczeń zgodnie ze wszystkimi zasadami, metoda uproszczona (100 W ciepła na 1 m2 powierzchni) nie zadziała tutaj. Całkowita utrata ciepła przez budynek w okresie zimowym składa się z 2 części:
- utrata ciepła przez otaczające struktury;
- straty energii wykorzystywane do ogrzewania powietrza wentylacyjnego.
Podstawowy wzór do obliczenia zużycia energii cieplnej przez ogrodzenia zewnętrzne jest następujący:
Q = 1 / R x (tv - tn) x S x (1+ ∑β). Tutaj:
- Q to ilość ciepła traconego przez konstrukcję jednego typu, W;
- R - opór cieplny materiału konstrukcyjnego, m² ° С / W;
- S to powierzchnia zewnętrznego ogrodzenia, m²;
- tv - wewnętrzna temperatura powietrza, ° С;
- tн - najniższa temperatura otoczenia, ° С;
- β - dodatkowa utrata ciepła w zależności od orientacji budynku.
Opór cieplny ścian lub dachu budynku określa się na podstawie właściwości materiału, z którego są wykonane oraz grubości konstrukcji. W tym celu stosuje się wzór R = δ / λ, gdzie:
- λ - referencyjna wartość przewodności cieplnej materiału ściany, W / (m ° C);
- δ to grubość warstwy tego materiału, m.
Jeśli ściana jest zbudowana z 2 materiałów (na przykład cegły z izolacją z wełny mineralnej), wówczas dla każdego z nich obliczany jest opór cieplny, a wyniki są sumowane. Temperatura zewnętrzna jest wybierana zarówno zgodnie z dokumentami prawnymi, jak i osobistymi obserwacjami, temperaturę wewnętrzną dobiera się według potrzeb. Dodatkowe straty ciepła to współczynniki określone przez normy:
- Kiedy ściana lub część dachu jest zwrócona na północ, północny wschód lub północny zachód, wówczas β = 0,1.
- Jeśli konstrukcja jest zwrócona w kierunku południowo-wschodnim lub zachodnim, β = 0,05.
- β = 0, gdy balustrada zewnętrzna skierowana jest na południe lub południowy zachód.
