| ! | Заявка, в коментари пишете коментари, допълнения. | ! |
Къщата губи топлина чрез ограждащите конструкции (стени, прозорци, покрив, фундамент), вентилация и отводняване. Основните топлинни загуби преминават през заграждащите конструкции - 60–90% от всички топлинни загуби.
Изчисляването на топлинните загуби у дома е необходимо най-малко, за да изберете правилния котел. Можете също така да прецените колко пари ще бъдат изразходвани за отопление в планираната къща. Ето примерно изчисление за газов котел и електрически. Също така е възможно, благодарение на изчисленията, да се анализира финансовата ефективност на изолацията, т.е. за да разберете дали разходите за инсталиране на изолация ще се изплатят с икономия на гориво през целия живот на изолацията.
Загуба на топлина чрез ограждащи конструкции
Ще дам пример за изчисление за външните стени на двуетажна къща.
| 1) Изчисляваме съпротивлението на топлопреминаване на стената, разделяйки дебелината на материала на неговия коефициент на топлопроводимост. Например, ако стената е изградена от топла керамика с дебелина 0,5 m с коефициент на топлопроводимост 0,16 W / (m × ° C), тогава разделяме 0,5 на 0,16: 0,5 m / 0,16 W / (m × ° C) = 3,125 m2 × ° C / W Коефициентите на топлопроводимост на строителните материали можете да намерите тук. |
| 2) Изчисляваме общата площ на външните стени. Ето опростен пример за квадратна къща: (10 м ширина х 7 м височина х 4 страни) - (16 прозорци х 2,5 м2) = 280 м2 - 40 м2 = 240 м2 |
| 3) Разделяме уреда на съпротивлението на пренос на топлина, като по този начин получаваме топлинни загуби от един квадратен метър от стената с една степен на температурна разлика. 1 / 3.125 m2 × ° C / W = 0.32 W / m2 × ° C |
| 4) Изчисляваме топлинните загуби на стените. Умножаваме топлинните загуби от един квадратен метър от стената по площта на стените и по разликата в температурата вътре в къщата и отвън. Например, ако вътрешността е + 25 ° C, а външната е –15 ° C, тогава разликата е 40 ° C. 0,32 W / m2 × ° C × 240 m2 × 40 ° C = 3072 W Това число е топлинната загуба на стените. Загубата на топлина се измерва във ватове, т.е. това е мощността на топлинните загуби. |
| 5) В киловатчас е по-удобно да се разбере значението на топлинните загуби. За 1 час топлинната енергия преминава през стените ни при температурна разлика от 40 ° C: 3072 W × 1 h = 3,072 kW × h Енергията се изразходва за 24 часа: 3072 W × 24 h = 73,728 kW × h |
Ясно е, че през отоплителния период времето е различно, т.е. температурната разлика се променя през цялото време. Следователно, за да изчислите топлинните загуби за целия отоплителен период, трябва да умножите в стъпка 4 по средната температурна разлика за всички дни от отоплителния период.
Например за 7 месеца от отоплителния период средната температурна разлика в помещението и отвън е била 28 градуса, което означава топлинни загуби през стените през тези 7 месеца в киловатчас:
0,32 W / m2 × ° C × 240 m2 × 28 ° C × 7 месеца × 30 дни × 24 h = 10838016 W × h = 10838 kW × h
Числото е доста "осезаемо". Например, ако отоплението е било електрическо, тогава можете да изчислите колко пари биха били изразходвани за отопление, като умножите полученото число по цената на kWh. Можете да изчислите колко пари са похарчени за отопление с газ, като изчислите разходите за kWh енергия от газов котел. За да направите това, трябва да знаете цената на газа, топлината на изгаряне на газа и ефективността на котела.
Между другото, при последното изчисление, вместо средната температурна разлика, броят на месеците и дните (но не и часовете, оставяме часовника), беше възможно да се използва градусният ден от отоплителния период - GSOP, някои информация за GSOP е тук. Можете да намерите вече изчисления GSOP за различни градове на Русия и да умножите топлинните загуби от един квадратен метър по площта на стената, по тези GSOP и по 24 часа, след като сте получили топлинни загуби в kW * h.
Подобно на стените, трябва да изчислите стойностите на топлинните загуби за прозорци, входна врата, покрив, фундамент. След това съберете всичко и ще получите стойността на топлинните загуби през всички заграждащи конструкции.Между другото, за прозорци няма да е необходимо да се установи дебелината и топлопроводимостта, обикновено вече има готово съпротивление на топлопреминаване на стъклен блок, изчислено от производителя. За пода (в случай на фундаментна плоча) температурната разлика няма да бъде твърде голяма, почвата под къщата не е толкова студена, колкото външния въздух.
Почти за комплекса - изчисляване по специфични характеристики
Изчисляването на топлинните загуби лесно може да се превърне в истинско главоболие. На практика показателите могат да бъдат изчислени въз основа на специфичните характеристики на сградата. Най-важното е да запомните, че изчислението се основава не на площта, а на обема на сградата. Също така е необходимо да се вземе предвид предназначението и етажността. Топлината се отвежда от къщата през обвивката на сградата.
„Портите“, през които топлият въздух напуска сградата, са прозорци, врати, стени, подове и покриви. В допълнение, делта температурите - разликата между температурата на въздуха вътре и извън къщата - имат ефект. Не можете да отстъпвате климатичните условия на района. Голяма част от топлината се излъчва през вентилационната система. Парадоксът е, че когато извършват изчисления, много начинаещи строители на къщи забравят да вземат предвид този параметър и получават числа, които далеч не са обективни.
Загуба на топлина чрез вентилация
Приблизителният обем на наличния въздух в къщата (не отчитам обема на вътрешните стени и мебели):
10 м х 10 м х 7 м = 700 м3
Плътност на въздуха при температура от + 20 ° C 1.2047 kg / m3. Специфичен топлинен капацитет на въздуха 1.005 kJ / (kg × ° C). Въздушна маса в къщата:
700 м3 × 1,2047 кг / м3 = 843,29 кг
Да кажем, че целият въздух в къщата се променя 5 пъти на ден (това е приблизително число). Със средна разлика между вътрешните и външните температури от 28 ° C за целия отоплителен период, топлинна енергия ще се изразходва средно на ден за отопление на входящия студен въздух:
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)
Тези. по време на отоплителния сезон, с петкратна подмяна на въздуха, къщата чрез вентилация ще губи средно 32,96 kWh топлинна енергия на ден. За 7 месеца от отоплителния период енергийните загуби ще бъдат:
7 x 30 x 32,96 kWh = 6921,6 kWh
Кой е най-добрият начин за намаляване на топлинните загуби във вашия дом?
Като правило, след професионално термично изобразяване и обработка на резултатите се съставя доклад, който подробно описва установените недостатъци и дава препоръки, изпълнението на които осигурява максимално намаляване на топлинните загуби или пълното им отстраняване.
Практическият опит показва това възможно е да се постигне намаляване на топлинните загуби, ако се вземат следните мерки:
- Изолирайте основата, стените и покрива. Създаването на допълнителна топлоизолационна бариера е ефективен начин за подобряване на температурния режим в помещенията.
- Инсталирайте модерни многокамерни прозорци с двоен стъклопакет или заменете уплътненията и фитингите в старите прозорци.
- Подредете системата "топъл под", която осигурява ефективно отопление на използваното пространство в стаята.
- Инсталирайте фолио екран зад радиатора, който ще отразява и насочва топлината в стаята.
- Уплътнете пролуките и пукнатините по стените с уплътнител на полиуретанова основа.
Ако не е възможно да се извърши пълна изолация, тогава си струва да се използват прости методи с минимални разходи, насочени към запечатване на шевове и пукнатини, както и да се поддържат плътно затворени прозорци и врати, излъчвани не веднъж в рамките на един час, а няколко пъти за 10 -15 минути ...
Загуба на топлина през канализацията
По време на отоплителния сезон водата, влизаща в къщата, е доста студена, например, тя има средна температура от + 7 ° C. Затоплянето на водата се изисква, когато жителите мият чиниите си и се къпят. Също така водата от околния въздух в тоалетното казанче се нагрява частично. Цялата топлина, получена от водата, се отвежда в канализацията.
Да кажем, че едно семейство в къща консумира 15 м3 вода на месец.Специфичният топлинен капацитет на водата е 4,183 kJ / (kg × ° C). Плътността на водата е 1000 kg / m3. Да кажем, че средно водата, влизаща в къщата, се загрява до + 30 ° C, т.е. температурна разлика 23 ° C.
Съответно, на месец топлинните загуби през канализацията ще бъдат:
1000 kg / m3 × 15 m3 × 23 ° C × 4.183 kJ / (kg × ° C) = 1443135 kJ
1443135 kJ = 400,87 kWh
За 7 месеца от отоплителния период жителите изливат в канализацията:
7 × 400,87 kWh = 2806,09 kWh
Изборът на отоплителни радиатори
Традиционно се препоръчва да се избере мощността на отоплителния радиатор според площта на отопляемото помещение и с 15-20% надценяване на изискванията за мощност, за всеки случай.
Използвайки пример, нека разгледаме колко правилен е методът за избор на радиатор "10 м2 площ - 1,2 kW".
Топлинната мощност на радиаторите зависи от начина на тяхното свързване, което трябва да се вземе предвид при изчисляването на отоплителната система
Първоначални данни: ъглова стая на първото ниво на двуетажна къща IZHS; външната стена е направена от двуредови керамични тухли; ширина на помещението 3 m, дължина 4 m, височина на тавана 3 m.
Според опростена схема за подбор се предлага да се изчисли площта на стаята, ние считаме:
3 (ширина) 4 (дължина) = 12 м2
Тези. необходимата мощност на отоплителния радиатор с 20% доплащане е 14,4 kW. И сега нека изчислим параметрите на мощността на отоплителния радиатор въз основа на топлинните загуби на помещението.
Всъщност площта на помещението влияе върху загубата на топлинна енергия по-малко от площта на стените му, едната страна е обърната към външната страна на сградата (фасадата).
Ето защо ще разгледаме площта на "уличните" стени в стаята:
3 (ширина) 3 (височина) + 4 (дължина) 3 (височина) = 21 м2
Знаейки площта на стените, които предават топлина "на улицата", ще изчислим топлинните загуби при разлика между стайната и външната температура от 30 ° (в къщата +18 ° C, отвън -12 ° C), и веднага в киловатчас:
0,91 21 30: 1000 = 0,57 kW,
Където: 0,91 - съпротивление на топлопреминаване m2 на стените на стаята, обърнати към улицата; 21 - площта на "уличните" стени; 30 - температурна разлика в и извън къщата; 1000 е броят на ватовете в киловати.
Според строителните стандарти отоплителните устройства се намират на места с максимални топлинни загуби. Например радиаторите са инсталирани под отвори на прозорци, топлинни пистолети - над входа на къщата. В ъгловите помещения батериите се монтират на празни стени, които са изложени на максималния ефект на ветровете.
Оказва се, че за компенсиране на топлинните загуби през фасадните стени от този дизайн, при 30 ° температурна разлика в къщата и на улицата, е достатъчно отопление с капацитет от 0,57 kWh. Нека да увеличим необходимата мощност с 20, дори с 30% - получаваме 0,74 kWh.
По този начин действителните изисквания за отоплителна мощност могат да бъдат значително по-ниски от схемата за търговия с 1,2 kW на квадратен метър.
Освен това правилното изчисляване на необходимите мощности на отоплителните радиатори ще намали обема на охлаждащата течност в отоплителната система, което ще намали натоварването на котела и разходите за гориво.
Измерване на топлината за отопление на въздуха
При изчисляване на топлинните загуби на сграда е важно да се вземе предвид количеството топлинна енергия, консумирана от отоплителната система за отопление на вентилационния въздух. Делът на тази енергия достига 30% от общите загуби, така че е неприемливо да се пренебрегва. Можете да изчислите топлинните загуби на вентилация у дома чрез топлинния капацитет на въздуха, като използвате популярната формула от курса по физика:
Qair = cm (tв - tн). В него:
- Qair - топлина, консумирана от отоплителната система за отопление на подаващия въздух, W;
- tв и tн - същите като в първата формула, ° С;
- m е масовият дебит на въздуха, влизащ в къщата отвън, кг;
- c е топлинният капацитет на въздушната смес, равен на 0,28 W / (kg ° C).
Тук са известни всички стойности, с изключение на масовия въздушен поток за вентилация на помещенията. За да не усложнявате задачата си, трябва да се съгласите с условието въздушната среда да се обновява в цялата къща веднъж на час.Тогава обемният въздушен поток може лесно да бъде изчислен чрез добавяне на обемите на всички помещения и след това трябва да го преобразувате в маса чрез плътност. Тъй като плътността на въздушната смес се променя в зависимост от нейната температура, трябва да вземете подходяща стойност от таблицата:
| Температура на въздушната смес, ºС | — 25 | — 20 | — 15 | — 10 | — 5 | 0 | + 5 | + 10 |
| Плътност, kg / m3 | 1,422 | 1,394 | 1,367 | 1,341 | 1,316 | 1,290 | 1,269 | 1,247 |
Пример. Необходимо е да се изчислят вентилационните топлинни загуби на сградата, която получава 500 m³ на час с температура -25 ° C, вътре в нея се поддържа + 20 ° C. Първо се определя масовият дебит:
m = 500 x 1,422 = 711 kg / h
Загряването на такава маса въздух с 45 ° C ще изисква такова количество топлина:
Qair = 0,28 x 711 x 45 = 8957 W, което е приблизително равно на 9 kW.
В края на изчисленията резултатите от топлинните загуби през външните огради се сумират с вентилационни топлинни загуби, което дава общото топлинно натоварване на отоплителната система на сградата.
Представените методи за изчисление могат да бъдат опростени, ако формулите се въведат в програмата на Excel под формата на таблици с данни, това значително ще ускори изчислението.
Основни формули
За да получите повече или по-малко точен резултат, е необходимо да се извършат изчисления съгласно всички правила, опростен метод (100 W топлина на 1 m2 площ) тук няма да работи. Общата загуба на топлина от сградата през студения сезон се състои от 2 части:
- загуба на топлина през ограждащи конструкции;
- енергийни загуби, използвани за отопление на вентилационния въздух.
Основната формула за изчисляване на потреблението на топлинна енергия чрез външни огради е следната:
Q = 1 / R x (tv - tn) x S x (1+ ∑β). Тук:
- Q е количеството топлина, загубено от структура от един тип, W;
- R - термично съпротивление на строителния материал, m² ° С / W;
- S е площта на външната ограда, m²;
- tv - вътрешна температура на въздуха, ° С;
- tн - най-ниската околна температура, ° С;
- β - допълнителни топлинни загуби, в зависимост от ориентацията на сградата.
Термичното съпротивление на стените или покрива на сграда се определя въз основа на свойствата на материала, от който са направени, и дебелината на конструкцията. За това се използва формулата R = δ / λ, където:
- λ - референтна стойност на топлопроводимостта на материала на стената, W / (m ° C);
- δ е дебелината на слоя от този материал, m.
Ако стената е изградена от 2 материала (например тухла с изолация от минерална вата), тогава топлинното съпротивление се изчислява за всеки от тях и резултатите се обобщават. Външната температура се избира както според нормативните документи, така и според личните наблюдения, а вътрешната температура се избира според нуждите. Допълнителни топлинни загуби са коефициенти, определени от нормите:
- Когато стената или част от покрива е обърната на север, североизток или северозапад, тогава β = 0,1.
- Ако конструкцията е обърната на югоизток или запад, β = 0,05.
- β = 0, когато външният парапет е обърнат на юг или югозапад.
