- Тепловтрати приватного будинку
- Розрахунок потужності опалювального котла
- Вибір радіаторів опалення
- Висновки і корисне відео по темі
Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Опалення приватного будинку - необхідний елемент комфортабельного житла. Погодьтеся, що до облаштування опалювального комплексу слід підходити уважно, тому що помилки обійдуться недешево. Але ви ніколи не займалися подібними обчисленнями і не знаєте як правильно їх виконувати?
Ми допоможемо вам - в нашій статті докладно розглянемо, як робиться розрахунок системи опалення приватного будинку для ефективного відновлення втрат тепла в зимові місяці.
Наведемо конкретні приклади, доповнивши матеріал статті наочними фото і корисними Відеопоради, а також актуальними таблицями з показниками і коефіцієнтами, необхідними для обчислень.
Тепловтрати приватного будинку
Будівля втрачає тепло через різницю температур повітря всередині та поза домом. Тепловтрати тим вище, чим більш значна площа огороджувальних конструкцій будівлі (вікон, покрівлі, стін, фундаменту).
Також втрати теплової енергії пов'язані з матеріалами огороджувальних конструкцій і їх розмірами. Наприклад, тепловтрати тонких стін більше, ніж товстих.
Основною метою проведення розрахунку опалення є грамотний вибір нагрівального агрегату, здатного відшкодувати втрати тепла в холодний період року 
Для вибору обладнання необхідної потужності підсумовуються тепловтрати через огороджувальні будівельні конструкції 
У розрахунках враховуються витоку тепла через нещільно прилеглі віконні стулки і дверні полотна, а також енергію необхідну на обігрів надходить зовні повітря 
Для приміщень з організованою механічною вентиляцією, що здійснює підмішування свіжої маси повітря ззовні, враховується необхідність витрат енергії на її обігрів 
Якщо планується використання двоконтурного котла, як основного агрегату опалення та нагріву води для системи ГВП, в обчисленнях враховується необхідна для цього завдання енергія 
Грамотно виконані розрахунки в обов'язковому порядку враховують тип палива і його енергетичну ефективність 
Всі розрахунки коригуються з орієнтиром на метод влаштовувати контури опалення, при прихованій прокладці системи необхідний облік нагріву будівельних конструкцій 
При розрахунках для відкритих схема опалення, безпосередньо сполучених з атмосферою через незамкнений розширювальний бак, обов'язково враховуються втрати енергії при охолодженні теплоносія
Ефективний розрахунок опалення для приватного будинку обов'язково враховує матеріали, використані при будівництві огороджувальних конструкцій.
Наприклад, при рівній товщині стіни з дерева та цегли проводять тепло з різною інтенсивністю - тепловтрати через дерев'яні конструкції йдуть повільніше. Одні матеріали пропускають тепло краще (метал, цегла, бетон), інші гірше (дерево, мінвата, пінополістирол).
Атмосфера всередині житлової споруди побічно пов'язана з зовнішньої повітряної середовищем. Стіни, прорізи вікон і дверей, дах і фундамент взимку передають тепло з будинку назовні, поставляючи взамін холод. На них припадає 70-90% від загальних тепловтрат котеджу.
Стіни, дах, вікна та двері - все пропускає тепло взимку назовні. Тепловізор наочно покаже витоку тепла
Постійна витік теплової енергії за опалювальний сезон відбувається також через вентиляцію й каналізацію.
При розрахунку тепловтрат будівлі ІЖС ці дані зазвичай не враховують. Але включення в загальний тепловий розрахунок будинку втрат тепла через каналізаційну та вентиляційну системи - рішення все ж правильне.
Істотно знизити витоку тепла, що проходять через будівельні конструкції, дверні / віконні прорізи зможе грамотно влаштована система теплоізоляції
Виконати розрахунок автономного контуру опалення заміського будинку без оцінки тепловтрат його огороджувальних конструкцій неможливо. Точніше, не вийде визначити потужність опалювального котла, достатню для обігріву котеджу в найлютіші заморозки.
Аналіз реального витрати теплової енергії через стіни дозволить порівняти витрати на котлової обладнання та паливо з витратами на теплоізоляцію огороджувальних конструкцій.
Адже чим більше енергоеффектівен будинок, тобто чим менше теплової енергії він втрачає в зимові місяці, тим менше витрати на придбання палива.
Для грамотного розрахунку системи опалення потрібно коефіцієнт теплопровідності поширених будівельних матеріалів.
Таблиця значень коефіцієнта теплопровідності різних будівельних матеріалів, найбільш часто застосовуються при зведений
Розрахунок втрат тепла через стіни
На прикладі умовного двоповерхового котеджу розрахуємо тепловтрати через його стінові конструкції.
Вихідні дані:
- квадратна «коробка» з фасадними стінами шириною 12 м і висотою 7 м;
- в стінах 16 отворів, площа кожного 2, 5 м 2;
- матеріал фасадних стін - повнотіла цегла керамічна;
- товщина стіни - 2 цегли.
Далі проведемо обчислення групи показників, з яких і складається загальне значення втрат тепла через стіни.
Показник опору теплопередачі
Щоб з'ясувати показник опору теплопередачі для фасадної стіни, потрібно розділити товщину стінового матеріалу на його коефіцієнт теплопровідності.
Для ряду конструкційних матеріалів дані по коефіцієнту теплопровідності представлені на зображеннях вище і нижче.
Для точних розрахунків буде потрібно коефіцієнт теплопровідності зазначених в таблиці теплоізоляційних матеріалів, що застосовуються в будівництві
Наша умовна стіна побудована з керамічної повнотілої цегли, коефіцієнт теплопровідності якого - 0, 56 Вт / м · оС Її товщина з урахуванням кладки на ЦПР - 0, 51 м. Розділивши товщину стіни на коефіцієнт теплопровідності цегли, отримуємо опір теплопередачі стіни:
0, 51: 0, 56 = 0, 91 Вт / м 2 × ° С
Результат ділення округляем до двох знаків після коми, в більш точних даних по опору теплопередачі потреби немає.
Площа зовнішніх стін
Оскільки прикладом вибрано квадратний будинок, площа його стін визначається множенням ширини на висоту однієї стіни, потім на число зовнішніх стін:
12 · 7 · 4 = 336 м 2
Отже, нам відома площа фасадних стін. Але як же прорізи вікон і дверей, що займають разом 40 м2 (2, 5 · 16 = 40 м 2) фасадної стіни, чи потрібно їх враховувати?
Дійсно, як же коректно розрахувати автономне опалення в дерев'яному будинку без урахування опору теплопередачі віконних і дверних конструкцій.
Коефіцієнт теплопровідності теплоізоляційних матеріалів, що застосовуються для утеплення несучих стін
Якщо необхідно обрахувати тепловтрати будівлі великої площі або теплого будинку (енергоефективного) - так, облік коефіцієнтів теплопередачі віконних рам і вхідних дверей при розрахунку буде правильним.
Однак для малоповерхових будівель ІЖС, що зводяться з традиційних матеріалів, дверними і віконними прорізами допустимо знехтувати. Тобто не забирати їх площа із загальної площі фасадних стін.
Загальні втрати тепла стін
З'ясовуємо втрати тепла стіни з її одного квадратного метра при різниці температури повітря всередині і зовні будинку в один градус.
Для цього ділимо одиницю на опір теплопередачі стіни, обчислене раніше:
1: 0, 91 = 1, 09 Вт / м 2 · о С
Знаючи тепловтрати з квадратного метра периметра зовнішніх стін, можна визначити втрати тепла при певних вуличних температурах.
Наприклад, якщо в приміщеннях котеджу температура +20 о С, а на вулиці -17 ° С, різниця температур складе 20 + 17 = 37 о С. У такій ситуації загальні тепловтрати стін нашого умовного будинку будуть:
0, 91 · 336 · 37 = 11313 Вт,
Де: 0, 91 - опір теплопередачі квадратного метра стіни; 336 - площа фасадних стін; 37 - різниця температур кімнатної і вуличної атмосфери.
Коефіцієнт теплопровідності теплоізоляційних матеріалів, що застосовуються для утеплення підлоги / стін, для влаштування сухої стяжки підлоги і вирівнювання стін
Перерахуємо отриману величину тепловтрат в кіловат-години, вони зручніше для сприйняття і наступних розрахунків потужності опалювальної системи.
Тепловтрати стін в кіловат-годинах
Спочатку з'ясуємо, стільки теплової енергії піде через стіни за одну годину при різниці температур в 37 о С.
Нагадуємо, що розрахунок ведеться для будинку з конструкційних характеристик, умовно обраними для демонстраційно-показових обчислень:
11313 · 1: 1000 = 11, 313 кВт · год,
Де: 11313 - величина тепловтрат, отримана раніше; 1 - годину; 1000 - кількість ват в кіловат.
Коефіцієнт теплопровідності будматеріалів, застосовуваних для утеплення стін і перекриттів
Для обчислення втрат тепла за добу отримане значення тепловтрат за годину множимо на 24 години:
11, 313 · 24 = 271, 512 кВт · год
Для наочності з'ясуємо втрати теплової енергії за повний опалювальний сезон:
7 · 30 · 271, 512 = 57017, 52 кВт · год,
Де: 7 - число місяців в опалювальному сезоні; 30 - кількість днів у місяці; 271, 512 - добові втрати тепла стін.
Отже, розрахункові тепловтрати будинку з вибраними вище характеристиками огороджуючих конструкцій складуть 57017, 52 кВт · год за сім місяців опалювального сезону.
Облік впливу вентиляції приватного будинку
Розрахунок вентиляційних втрат тепла в опалювальний сезон в якості прикладу проведемо для умовного котеджу квадратної форми, зі стіною 12-ти метрової ширини і 7-ми метрової висоти.
Без урахування меблів і внутрішніх стін внутрішній обсяг атмосфери в цій будівлі складе:
12 · 12 · 7 = 1008 м 3
При температурі повітря +20 о С (норма в сезон опалення) його щільність дорівнює 1, 2047 кг / м 3, а питома теплоємність 1, 005 кДж / (кг · о С).
Обчислимо масу атмосфери в будинку:
1008 · 1, 2047 = 1214, 34 кг,
Де: 1008 - обсяг домашньої атмосфери; 1, 2047 - щільність повітря при t +20 о С.
Таблиця зі значенням коефіцієнта теплопровідності матеріалів, які можуть знадобитися при проведенні точних розрахунків
Припустимо п'ятикратну зміну повітряного обсягу в приміщеннях будинку. Відзначимо, що точна потреба в припливно обсязі свіжого повітря залежить від числа мешканців котеджу.
При середній різниці температур між будинком і вулицею в опалювальний сезон, що дорівнює 27 о С (20 о С домашня, -7 ° С зовнішня атмосфера) за добу на обігрів припливного холодного повітря знадобитися теплової енергії:
5 · 27 · 1214, 34 · 1, 005 = 164755, 58 кДж,
Де: 5 - число змін повітря в приміщеннях; 27 - різниця температур кімнатної і вуличної атмосфери; 1214, 34 - щільність повітря при t +20 о С; 1, 005 - питома теплоємність повітря.
Переведемо кілоджоулі в кіловат-години, поділивши значення на кількість кілоджоулів в одному кіловат-годину (3600):
164755, 58 3600 = 45, 76 кВт · год
З'ясувавши витрати теплової енергії на обігрів повітря в будинку при п'ятикратної його заміні через припливну вентиляцію, можна розрахувати «повітряні» тепловтрати за семимісячний опалювальний сезон:
7 · 30 · 45, 76 = 9609, 6 кВт · год,
Де: 7 - число «опалювальних» місяців; 30 - середня кількість днів у місяці; 45, 76 - добові витрати теплової енергії на нагрів припливного повітря.
Вентиляційні (інфільтраційні) енерговитрати неминучі, оскільки оновлення повітря в приміщеннях котеджу життєво необхідно.
Потреби нагріву замінної повітряної атмосфери в будинку потрібно обчислювати, підсумовувати з тепловтратами через огороджувальні конструкції і враховувати при виборі опалювального котла. Є ще один вид теплових енерговитрат, останній - каналізаційні тепловтрати.
Витрати енергії на підготовку ГВС
Якщо в теплі місяці з крана в котедж надходить холодна вода, то в опалювальний сезон вона - крижана, з температурою не вище +5 о С. Купання, миття посуду і прання неможливі без нагріву води.
Набирається в бачок унітазу вода контактує через стінки з домашньою атмосферою, забираючи трохи тепла. Що відбувається з водою, нагрітою шляхом спалювання не безкоштовно палива і витраченої на побутові потреби? Її зливають в каналізацію.
Двоконтурний котел з бойлером непрямого нагріву, який використовується як для нагрівання теплоносія, так і для поставки гарячої води в споруджений для неї контур
Розглянемо на прикладі. Сім'я з трьох осіб, припустимо, витрачає 17 м 3 води щомісяця. 1000 кг / м 3 - щільність води, а 4, 183 кДж / кг · о С - її питома теплоємність.
Середня температура нагріву води, призначеної для побутових потреб, нехай буде +40 про С. Відповідно, різниця середньої температури між надходить в будинок холодною водою (+5 о С) і нагрітої в бойлері (+30 о С) виходить 25 о С.
Для розрахунку каналізаційних тепловтрат вважаємо:
17 · 1000 · 25 · 4, 183 = 1777775 кДж,
Де: 17 - місячний обсяг витрат води; 1000 - щільність води; 25 - різниця температур холодної і нагрітої води; 4, 183 - питома теплоємність води;
Для перерахунку кілоджоулів в більш зрозумілі кіловат-години:
1777775 3600 = 493, 82 кВт · год
Таким чином, за семимісячний період опалювального сезону в каналізацію йде теплова енергія в обсязі:
493, 82 · 7 = 3456, 74 кВт · год
Витрата теплової енергії на нагрів води для гігієнічних потреб невеликий, в порівнянні з тепловтратами через стіни і вентиляцію. Але це ж теж енерговитрати, що навантажують опалювальний котел або бойлер і викликають витрату палива.
Розрахунок потужності опалювального котла
Котел в складі системи опалення призначений для компенсації тепловтрат будівлі. А також, в разі двоконтурної системи або при оснащенні котла бойлером непрямого нагріву, для зігрівання води на гігієнічні потреби.
Обчисливши добові втрати тепла і витрата теплої води «на каналізацію», можна точно визначити необхідну потужність котла для котеджу певної площі і характеристик огороджувальних конструкцій.
Одноконтурний котел виробляє тільки нагрів теплоносія для опалювальної системи
Для визначення потужності котла опалення необхідно розрахувати витрати теплової енергії будинку через фасадні стіни і на нагрів замінної повітряної атмосфери внутрішніх приміщень.
Потрібні дані по тепловтрат в кіловат-годинах за добу - в разі умовного будинку, обрахованого в якості прикладу, це:
271, 512 + 45, 76 = 317, 272 кВт · год,
Де: 271, 512 - добові втрати тепла зовнішніми стінами; 45, 76 - добові втрати тепла на нагрів припливного повітря.
Відповідно, необхідна опалювальна потужність котла буде:
317, 272: 24 (години) = 13, 22 кВт
Однак такий котел виявиться під постійно високим навантаженням, щоб зменшити викиди його термін служби. І в особливо морозні дні розрахункової потужності котла буде недостатньо, оскільки при високому перепаді температур між кімнатної і вуличної атмосферами різко зростуть тепловтрати будівлі.
Тому вибирати котел за усередненим розрахунку витрат теплової енергії не варто - він з сильними морозами може і не впоратися.
Раціональним буде збільшити необхідну потужність котлового обладнання на 20%:
13, 22 · 0, 2 + 13, 22 = 15, 86 кВт
Для обчислення необхідної потужності другого контуру котла, що гріє воду для миття посуду, купання і т.п., потрібно розділити місячне споживання тепла «каналізаційних» тепловтрат на число днів у місяці та на 24 години:
493, 82: 30: 24 = 0, 68 кВт
За підсумками розрахунків оптимальна потужність котла для котеджу-прикладу дорівнює 15, 86 кВт для опалювального контуру і 0, 68 кВт для нагрівального контуру.
Вибір радіаторів опалення
Традиційно потужність опалювального радіатора рекомендовано вибирати по площі опалювальної кімнати, причому з 15-20% завищенням потужних потреб на всякий випадок.
На прикладі розглянемо, наскільки коректна методика вибору радіатора «10 м2 площі - 1, 2 кВт».
Теплова потужність радіаторів залежить від способу їх підключення, що необхідно враховувати при проведенні розрахунків системи опалення
Вихідні дані: кутова кімната на першому рівні двоповерхового будинку ІЖС; зовнішня стіна з дворядної кладки керамічної цегли; ширина кімнати 3 м, довжина 4 м, висота стелі 3 м.
За спрощеною схемою вибору пропонується розрахувати площа приміщення, вважаємо:
3 (ширина) · 4 (довжина) = 12 м 2
Тобто необхідна потужність радіатора опалення з 20% надбавкою виходить 14, 4 кВт. А тепер порахуємо потужності параметри опалювального радіатора на підставі тепловтрат кімнати.
Фактично площа кімнати впливає на втрати теплової енергії менше, ніж площа її стін, що виходять однією стороною назовні будівлі (фасадних).
Тому вважати будемо саме площа «вуличних» стін, наявних в кімнаті:
3 (ширина) · 3 (висота) + 4 (довжина) · 3 (висота) = 21 м 2
Знаючи площу стін, передають тепло «на вулицю», розрахуємо тепловтрати при різниці кімнатної і вуличної температури в 30 про (в будинку +18 о С, зовні -12 ° С), причому відразу в кіловат-годинах:
0, 91 · 21 · 30: 1000 = 0, 57 кВт,
Де: 0, 91 - опір теплопередачі м2 кімнатних стін, що виходять «на вулицю»; 21 - площа «вуличних» стін; 30 - різниця температур всередині і зовні будинку; 1000 - число ватт в кіловат.
Згідно будівельним стандартам прилади опалення розташовують в місцях максимальних тепловтрат. Наприклад, радіатори встановлюються під віконними прорізами, теплові гармати - над входом в будинок. У кутових кімнатах батареї встановлюються на глухі стіни, схильні до максимального впливу вітрів
Виходить, що для компенсації втрат тепла через фасадні стіни даної конструкції, при 30 про різницю температур в будинку і на вулиці досить опалення потужністю 0, 57 кВт · год. Збільшимо необхідну потужність на 20, навіть на 30% - отримуємо 0, 74 кВт · год.
Таким чином, реальні показники потужності потреби опалення можуть бути значно нижче, ніж торгова схема «1, 2 кВт на квадратний метр площі приміщення».
Причем корректное вычисление необходимых мощностей отопительных радиаторов позволит сократить объем теплоносителя в системе отопления, что уменьшит нагрузку на котел и расходы на топливо.
Висновки і корисне відео по темі
Куда уходит тепло из дома – ответы предоставляет наглядный видеоролик:
В видеоролике рассмотрен порядок расчета теплопотерь дома через ограждающие конструкции. Зная потери тепла, получится точно рассчитать мощности отопительной системы:
Подробное видео о принципах подбора мощностных характеристик котла отопления смотрите ниже:
Выработка тепла ежегодно дорожает – растут цены на топливо. А тепла постоянно не хватает. Относиться безразлично к энергозатратам коттеджа нельзя – это совершенно невыгодно.
С одной стороны каждый новый сезон отопления обходится домовладельцу дороже и дороже. С другой стороны утепление стен, фундамента и кровли загородного стоит хороших денег. Однако чем меньше тепла уйдет из здания, тем дешевле будет его отапливать .
Сохранение тепла в помещениях дома – основная задача отопительной системы в зимние месяцы. Выбор мощности отопительного котла зависит от состояния дома и от качества утепления его ограждающих конструкций. Принцип «киловатт на 10 квадратов площади» работает в коттедже среднего состояния фасадов, кровли и фундамента.
Вы самостоятельно рассчитывали систему отопления для своего дома? Или заметили несоответствие вычислений, приведенных в статье? Поделитесь своим практическим опытом или объемом теоретических знаний, оставив комментарий в блоке под этой статьей.