Изчисляване на отоплителната система на частна къща: правила и примери за изчисление

Отоплението на частен дом е необходим елемент от комфортното жилище. Съгласете се, че към подреждането на отоплителния комплекс трябва да се подхожда внимателно, защото... грешките ще струват скъпо.Но никога ли не сте правили такива изчисления и не знаете как да ги извършите правилно?

Ние ще ви помогнем - в нашата статия ще разгледаме подробно как да изчислим отоплителната система на частна къща, за да попълним ефективно топлинните загуби през зимните месеци.

Ще дадем конкретни примери, допълвайки статията с визуални снимки и полезни видео съвети, както и подходящи таблици с показатели и коефициенти, необходими за изчисленията.

Топлинни загуби на частна къща

Сградата губи топлина поради разликата в температурите на въздуха вътре и извън къщата. Колкото по-голяма е площта на обвивката на сградата (прозорци, покрив, стени, основа), толкова по-големи са топлинните загуби.

Също загуба на топлинна енергия свързани с материалите на ограждащите конструкции и техните размери. Например загубата на топлина от тънки стени е по-голяма, отколкото от дебели стени.

Ефективен изчисляване на отоплението за частна къща трябва да вземе предвид материалите, използвани при изграждането на ограждащи конструкции.

Например, при еднаква дебелина на стените от дърво и тухла, те провеждат топлина с различна интензивност - загубата на топлина през дървените конструкции е по-бавна. Някои материали предават топлината по-добре (метал, тухла, бетон), други по-лошо (дърво, минерална вата, пенополистирол).

Атмосферата в жилищната сграда е косвено свързана с външната въздушна среда. Стените, отворите за прозорци и врати, покривът и основата през зимата пренасят топлината от къщата навън, доставяйки в замяна студ. Те представляват 70-90% от общите топлинни загуби на вилата.

Стени, покрив, прозорци и врати - всичко позволява на топлината да излиза през зимата. Термокамерата ясно ще покаже изтичане на топлина

Постоянно изтичане на топлинна енергия през отоплителния сезон се получава и чрез вентилация и канализация.

При изчисляване на топлинните загуби на индивидуално жилищно строителство тези данни обикновено не се вземат предвид. Но включването на топлинните загуби през канализационните и вентилационните системи в цялостното топлинно изчисление на една къща все още е правилното решение.

Една добре проектирана топлоизолационна система може значително да намали изтичането на топлина, преминаваща през строителни конструкции и отвори на врати/прозорци.

Невъзможно е да се изчисли автономната отоплителна верига на селска къща, без да се оценяват топлинните загуби на нейните ограждащи конструкции. По-точно, няма да работи определете мощността на отоплителния котел, достатъчно за отопление на вилата в най-тежките студове.

Анализът на действителното потребление на топлинна енергия през стените ще ни позволи да сравним разходите за котелно оборудване и гориво с разходите за топлоизолация на ограждащи конструкции.

В крайна сметка, колкото по-енергийно ефективна е една къща, т.е. Колкото по-малко топлинна енергия губи през зимните месеци, толкова по-ниски са разходите за закупуване на гориво.

За да изчислите правилно отоплителната система, от която се нуждаете коефициент на топлопроводимост общи строителни материали.

Таблица на коефициентите на топлопроводимост на различни строителни материали, най-често използвани в строителството

Изчисляване на топлинните загуби през стените

Използвайки примера на конвенционална двуетажна вила, ще изчислим топлинните загуби през нейните стенни конструкции.

Първоначални данни:

• квадратна „кутия” с фасадни стени с ширина 12 м и височина 7 м;
• В стените има 16 отвора, всяка площ е 2,5 m²;
• материал на фасадните стени – масивна керамична тухла;
• дебелина на стената – 2 тухли.

След това ще изчислим група от показатели, които съставляват общата стойност на топлинните загуби през стените.

Индекс на устойчивост на топлопреминаване

За да разберете коефициента на устойчивост на топлопреминаване на фасадна стена, трябва да разделите дебелината на материала на стената на коефициента на топлопроводимост.

За редица структурни материали данните за коефициента на топлопроводимост са представени на изображенията по-горе и по-долу.

За точни изчисления ще ви е необходим коефициентът на топлопроводимост на топлоизолационните материали, посочени в таблицата, използвана в строителството

Нашата условна стена е изградена от керамични плътни тухли, чийто коефициент на топлопроводимост е 0,56 W/m^ОВ. Дебелината му, като се вземе предвид зидарията на централния етаж, е 0,51 м. Разделяйки дебелината на стената на коефициента на топлопроводимост на тухлата, получаваме съпротивлението на топлопреминаване на стената:

0,51 : 0,56 = 0,91 W/m^2×oСЪС

Закръгляме резултата от разделението до два знака след десетичната запетая; няма нужда от по-точни данни за съпротивлението на топлопреминаване.

Площ на външна стена

Тъй като примерът е квадратна сграда, площта на нейните стени се определя чрез умножаване на ширината по височината на една стена, след това по броя на външните стени:

12 7 4 = 336 m²

И така, ние знаем площта на фасадните стени. Но какво да кажем за отворите на прозорците и вратите, които заедно заемат 40 m2 (2,5 16 = 40 m²) фасадна стена, трябва ли да се вземат предвид?

Наистина, как да се изчисли правилно автономно отопление в дървена къща без да се отчита устойчивостта на топлопреминаване на конструкциите на прозорците и вратите.

Коефициент на топлопроводимост на топлоизолационни материали, използвани за изолация на носещи стени

Ако трябва да изчислите топлинните загуби на голяма сграда или топла къща (енергийно ефективна) - да, като се вземат предвид коефициентите на топлопреминаване на дограмата и входните врати при изчисляването ще бъде правилно.

Въпреки това, за нискоетажни сгради за индивидуално жилищно строителство, изградени от традиционни материали, отворите за врати и прозорци могат да бъдат пренебрегнати. Тези. не изваждайте тяхната площ от общата площ на фасадните стени.

Общи загуби на топлина от стените

Откриваме топлинните загуби на стена на квадратен метър, когато температурата на въздуха вътре и извън къщата се различава с един градус.

За да направите това, разделете устройството на съпротивлението на топлопреминаване на стената, изчислено по-рано:

1: 0,91 = 1,09 W/m²·^ОСЪС

Познавайки топлинните загуби на квадратен метър от периметъра на външните стени, е възможно да се определят топлинните загуби при определени външни температури.

Например, ако температурата във вилата е +20 ^ОC, а навън е -17 ^ОС, температурната разлика ще бъде 20+17=37 ^ОВ. В такава ситуация общата загуба на топлина от стените на нашата условна къща ще бъде:

0,91 336 37 = 11313 W,

Където: 0,91 - съпротивление на топлопреминаване на квадратен метър стена; 336 - площ на фасадните стени; 37 - температурна разлика между стайната и уличната атмосфера.

Коефициент на топлопроводимост на топлоизолационни материали, използвани за изолация на подове/стени, суха подова замазка и изравняване на стени

Нека преизчислим получената стойност на топлинните загуби в киловатчасове, те са по-удобни за възприемане и последващи изчисления на мощността на отоплителната система.

Топлинни загуби от стени в киловатчаса

Първо, нека разберем колко топлинна енергия ще премине през стените за един час с температурна разлика от 37 ^ОСЪС.

Напомняме ви, че изчислението се извършва за къща със структурни характеристики, условно избрани за демонстрационни изчисления:

11313 · 1 : 1000 = 11,313 kWh,

Където: 11313 е количеството топлинни загуби, получени по-рано; Един час; 1000 е броят на ватовете в киловат.

Коефициент на топлопроводимост на строителни материали, използвани за изолация на стени и тавани

За да изчислите загубата на топлина на ден, умножете получената загуба на топлина на час по 24 часа:

11,313 24 = 271,512 kWh

За по-голяма яснота, нека разберем загубата на топлинна енергия за пълен отоплителен сезон:

7 30 271,512 = 57017,52 kWh,

Където: 7 е броят на месеците в отоплителния сезон; 30 - брой дни в месеца; 271.512 - дневни топлинни загуби на стени.

Така че очакваните топлинни загуби на къща с характеристиките на избраните по-горе ограждащи конструкции ще бъдат 57 017,52 kWh за седем месеца от отоплителния сезон.

Като се вземе предвид влиянието на вентилацията в частна къща

Като пример ще изчислим вентилационните топлинни загуби през отоплителния сезон за обикновена вила с квадратна форма, със стена с ширина 12 метра и височина 7 метра.

Без да се вземат предвид мебелите и вътрешните стени, вътрешният обем на атмосферата в тази сграда ще бъде:

12 12 7 = 1008 m³

При температура на въздуха +20 ^ОC (норма през отоплителния сезон), плътността му е 1,2047 kg/m³, а специфичният топлинен капацитет е 1,005 kJ/(kg·^ОСЪС).

Нека изчислим масата на атмосферата в къщата:

1008 · 1,2047 = 1214,34 кг,

Където: 1008 е обемът на домашната атмосфера; 1.2047 - плътност на въздуха при t +20 ^ОС .

Таблица със стойността на коефициента на топлопроводимост на материалите, които могат да се изискват при извършване на точни изчисления

Да приемем петкратна промяна на обема на въздуха в помещенията на къщата. Имайте предвид, че точното изискване за обем на доставките свеж въздух зависи от броя на жителите на вилата.

При средна температурна разлика между къщата и улицата през отоплителния сезон, равна на 27 ^ОC (20 ^ООт вкъщи, -7 ^ООт външната атмосфера), следната топлинна енергия е необходима на ден за загряване на подавания студен въздух:

5 27 1214,34 1,005 = 164755,58 kJ,

Където: 5 е броят на смените на въздуха в помещението; 27 - температурна разлика между стайната и уличната атмосфера; 1214.34 - плътност на въздуха при t +20 ^ОСЪС; 1,005 е специфичният топлинен капацитет на въздуха.

Нека преобразуваме килоджаули в киловатчасове, като разделим стойността на броя килоджаули в един киловатчас (3600):

164755,58 : 3600 = 45,76 kWh

След като установихме цената на топлинната енергия за отопление на въздуха в къщата, когато се смени пет пъти чрез принудителна вентилация, можем да изчислим топлинните загуби на „въздух“ за седеммесечен отоплителен сезон:

7 30 45,76 = 9609,6 kWh,

Където: 7 е броят на „отоплените” месеци; 30 е средният брой дни в месеца; 45,76 - дневна консумация на топлинна енергия за отопление на подавания въздух.

Консумацията на енергия за вентилация (инфилтрация) е неизбежна, тъй като актуализирането на въздуха в помещенията на вилата е жизненоважно.

Необходимостта от отопление на променящата се въздушна атмосфера в къщата трябва да се изчисли, да се сумира с топлинните загуби през ограждащите конструкции на сградата и да се вземе предвид при избора на отоплителен котел. Има още един вид потребление на топлинна енергия, последният е загубата на топлина в канализацията.

Разход на енергия за подготовка на БГВ

Ако през топлите месеци студената вода идва от крана във вилата, тогава през отоплителния сезон тя е ледена, с температура не по-висока от +5 ^ОВ. Къпането, миенето на чинии и прането са невъзможни без загряване на водата.

Водата, събрана в тоалетното казанче, влиза в контакт през стените с домашната атмосфера, отнемайки малко топлина. Какво се случва с водата, която се нагрява чрез изгаряне на небезплатно гориво и се изразходва за битови нужди? Излива се в канализацията.

Двуконтурен котел с котел за индиректно нагряване, използван както за отопление на охлаждащата течност, така и за подаване на топла вода към изградената за него верига

Нека разгледаме един пример. Да кажем, че тричленно семейство използва 17 m³ вода месечно. 1000 кг/м³ е плътността на водата и 4,183 kJ/kg^ОC е неговата специфична топлинна мощност.

Нека средната температура на нагряване на водата, предназначена за битови нужди, е +40 ^ОC. Съответно разликата в средната температура между студената вода, влизаща в къщата (+5 ^ОC) и се нагрява в котел (+30 ^ОВ) оказва се 25 ^ОСЪС.

За да изчислим топлинните загуби в канализацията, вземаме предвид:

17 1000 25 4,183 = 1777775 kJ,

Където: 17 е месечният обем на потреблението на вода; 1000 е плътността на водата; 25 - температурна разлика между студена и загрята вода; 4.183 - специфичен топлинен капацитет на водата;

За да конвертирате килоджаули в по-разбираеми киловатчасове:

1777775 : 3600 = 493,82 kWh

Така през седеммесечния период на отоплителния сезон топлинната енергия отива в канализацията в размер на:

493,82 7 = 3456,74 kWh

Консумацията на топлинна енергия за подгряване на вода за хигиенни нужди е малка в сравнение със загубата на топлина през стени и вентилация. Но това са и разходи за енергия, които натоварват отоплителния котел или котел и причиняват разход на гориво.

Изчисляване на мощността на отоплителния котел

Котелът като част от отоплителната система е предназначен да компенсира топлинните загуби на сградата. И също така, в случай двуконтурна система или при оборудване на котела с бойлер за индиректно нагряване за затопляне на вода за хигиенни нужди.

Чрез изчисляване на дневните топлинни загуби и потреблението на топла вода „към канализацията“ можете точно да определите необходимата мощност на котела за вила на определена площ и характеристиките на ограждащите конструкции.

Едноконтурен котел загрява само охлаждащата течност за отоплителната система

За да се определи мощността на отоплителния котел, е необходимо да се изчисли цената на топлинната енергия на къщата през фасадните стени и за отопление на променящата се въздушна атмосфера на интериора.

Необходими са данни за топлинните загуби в киловатчаса на ден - в случай на конвенционална къща, изчислена като пример, това е:

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

Където: 271.512 - дневни топлинни загуби от външни стени; 45,76 - дневна топлинна загуба за отопление на подавания въздух.

Съответно необходимата отоплителна мощност на котела ще бъде:

317.272: 24 (часа) = 13.22 kW

Такъв котел обаче ще бъде под постоянно голямо натоварване, което ще намали експлоатационния му живот. И в особено мразовити дни проектната мощност на котела няма да бъде достатъчна, тъй като при висока температурна разлика между атмосферата на помещението и улицата топлинните загуби на сградата рязко ще се увеличат.

Ето защо изберете котел според средното изчисление на разходите за топлинна енергия, не си струва - може да не успее да се справи с тежки студове.

Би било рационално да се увеличи необходимата мощност на котелното оборудване с 20%:

13,22 · 0,2 + 13,22 = 15,86 kW

За да изчислите необходимата мощност на втория кръг на котела, който загрява вода за миене на съдове, къпане и т.н., трябва да разделите месечното потребление на топлинна енергия на топлинните загуби на „канализация“ на броя на дните в месеца и на 24 часа :

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

Въз основа на изчисленията оптималната мощност на котела за примерната вила е 15,86 kW за отоплителния кръг и 0,68 kW за отоплителния кръг.

Избор на радиатори за отопление

Традиционно мощност на отоплителния радиатор Препоръчително е да изберете според площта на отопляемото помещение и с 15-20% надценяване на нуждите от мощност, за всеки случай.

Използвайки пример, нека да разгледаме колко правилна е методологията за избор на радиатор „10 m2 площ - 1,2 kW“.

Топлинната мощност на радиаторите зависи от начина на тяхното свързване, което трябва да се вземе предвид при изчисляване на отоплителната система

Изходни данни: ъглово помещение на първо ниво от двуетажна сграда индивидуално жилищно строителство; външна стена от двуредни керамични тухли; ширина на помещението 3м, дължина 4м, височина на тавана 3м.

Използвайки опростена схема за избор, се предлага да се изчисли площта на помещението, ние считаме:

3 (ширина) 4 (дължина) = 12 m²

Тези. необходимата мощност на отоплителния радиатор с 20% увеличение е 14,4 kW. Сега нека изчислим параметрите на мощността на отоплителния радиатор въз основа на топлинните загуби на помещението.

Всъщност площта на помещението влияе на загубата на топлинна енергия по-малко от площта на стените му, обърната една страна извън сградата (фасада).

Следователно ще изчислим точно площта на „уличните“ стени, присъстващи в стаята:

3 (ширина) 3 (височина) + 4 (дължина) 3 (височина) = 21 m²

Знаейки площта на стените, които пренасят топлината „на улицата“, ще изчислим топлинните загуби, ако стайната и уличната температура се различават с 30^О (в къщата +18 ^ОС, отвън -12 ^ОC) и веднага в киловатчаса:

0,91 21 30: 1000 = 0,57 kW,

Където: 0,91 - съпротивление на топлопреминаване m2 на стените на помещението, обърнати навън; 21 - зона на "улични" стени; 30 - температурна разлика вътре и извън къщата; 1000 е броят на ватовете в киловат.

Според строителните стандарти отоплителните уреди са разположени в зони с максимални топлинни загуби.Например радиаторите са монтирани под прозоречните отвори, топлинните пистолети са монтирани над входа на къщата. В ъгловите стаи батериите се монтират върху празни стени, изложени на максимално излагане на вятър.

Оказва се, че за компенсиране на топлинните загуби през фасадните стени на тази конструкция, при 30^О Поради разликата в температурите в къщата и навън е достатъчно отопление с капацитет от 0,57 kWh. Да увеличим необходимата мощност с 20, дори 30% - получаваме 0,74 kWh.

По този начин реалните изисквания за отоплителна мощност могат да бъдат значително по-ниски от търговската схема „1,2 kW на квадратен метър площ на помещението“.

Освен това правилното изчисляване на необходимата мощност на отоплителните радиатори ще намали обема охлаждаща течност в отоплителната система, което ще намали натоварването на котела и разходите за гориво.

Изводи и полезно видео по темата

Къде отива топлината от къщата - отговорите са предоставени от визуално видео:

Видеото разглежда процедурата за изчисляване на топлинните загуби на къща през обвивката на сградата. Познавайки топлинните загуби, можете точно да изчислите мощността на отоплителната система:

За подробен видеоклип относно принципите за избор на мощностни характеристики на отоплителен котел вижте по-долу:

Производството на топлинна енергия става все по-скъпо всяка година - цените на горивата растат. И винаги няма достатъчно топлина. Невъзможно е да бъдете безразлични към потреблението на енергия на вила - това е напълно нерентабилно.

От една страна, всеки нов отоплителен сезон струва на собственика все повече и повече. От друга страна, изолацията на стените, основата и покрива на селска къща струва добри пари. Въпреки това, колкото по-малко топлина напуска сградата, толкова по-евтино ще бъде отоплението й.

Запазването на топлината в помещенията на къщата е основна задача на отоплителната система през зимните месеци.Изборът на мощност на отоплителния котел зависи от състоянието на къщата и качеството на изолацията на нейните ограждащи конструкции. Принципът „киловата на 10 квадратни метра площ“ работи във вила със средно състояние на фасадите, покрива и основата.

Сами ли сте изчислили отоплителната система за вашия дом? Или сте забелязали несъответствие в изчисленията, дадени в статията? Споделете своя практически опит или количеството теоретични знания, като оставите коментар в блока под тази статия.