Розрахунок тепловтрат методики, формули, приклад

Перший крок в організації опалення приватного будинку - розрахунок тепловтрат. Мета цього розрахунку - з'ясувати, скільки тепла йде назовні крізь стіни, підлоги, покрівлю та вікна (загальна назва - огороджувальні конструкції) при найсуворіших морозах в даній місцевості. Знаючи, як розрахувати тепловтрати за правилами, можна отримати досить точний результат і приступити до підбору джерела тепла по потужності.

базові формули

Щоб отримати більш-менш точний результат, необхідно виконувати обчислення за всіма правилами, спрощена методика (100 Вт теплоти на 1 м² площі) тут не підійде. Загальні втрати теплоти будівлею в холодну пору року складаються з 2 частин:

тепловтрат через огороджувальні конструкції;
втрат енергії, що йде на нагрів вентиляційного повітря.

Базова формула для підрахунку витрати теплової енергії через зовнішні огородження виглядає наступним чином:

Q - кількість тепла, що втрачається конструкцією одного типу, Вт;
R - термічний опір матеріалу конструкції, м² ° С / Вт;
S - площа зовнішнього огородження, м²;
tв - температура внутрішнього повітря, ° С;
tн - найнижча температура навколишнього середовища, ° С;
β - додаткові тепловтрати, що залежать від орієнтації будівлі.

Термічний опір стін або покрівлі будинку визначається виходячи з властивостей матеріалу, з якого вони зроблені, і товщини конструкції. Для цього використовується формула R = δ / λ, де:

λ - довідкове значення теплопровідності матеріалу стіни, Вт / (м ° С);
δ - товщина шару з цього матеріалу, м.

Якщо стіна зведена з 2 матеріалів (наприклад, цегла з утеплювачем з мінеральної вати), то термічне опір розраховується для кожного з них, а результати сумуються. Вулична температура вибирається як за нормативними документами, так і за особистими спостереженнями, внутрішня - за потребою. Додаткові тепловтрати - це коефіцієнти, визначені нормами:

Коли стіна або частина покрівлі повернута на північ, північний схід або північний захід, то β = 0,1.
Якщо конструкція звернена на південний схід або захід, β = 0,05.
β = 0, коли зовнішнє огородження виходить на південну або південно-західну сторону.

Порядок виконання обчислень

Щоб врахувати всі тепло, що йде з дому, необхідно зробити розрахунок тепловтрат приміщення, причому кожного окремо. Для цього проводяться виміри всіх огороджень, що є сусідами з навколишнім середовищем: стін, вікон, даху, підлоги і дверей.

Важливий момент: обміри слід виконувати по зовнішній стороні, захоплюючи кути будови, інакше розрахунок тепловтрат будинку дасть занижений витрата тепла.

Вікна та двері вимірюються по отвору, який вони заповнюють.

За результатами вимірів розраховується площа кожної конструкції і підставляється в першу формулу (S, м²). Туди ж вставляється значення R, отримане розподілом товщини огородження на коефіцієнт теплопровідності будівельного матеріалу. У випадку з новими вікнами з металопластику величину R вам підкаже представник фірми-установника.

Як приклад варто провести розрахунок тепловтрат через огороджувальні стіни з цегли завтовшки 25 см, площею 5 м² при температурі навколишнього середовища -25 ° С. Передбачається, що всередині температура складе + 20 ° С, а площину конструкції звернена на північ (β = 0,1). Спочатку потрібно взяти з довідкової літератури коефіцієнт теплопровідності цегли (λ), він дорівнює 0,44 Вт / (м ° С). Потім по другій формулі обчислюється опір передачі тепла цегляної стіни 0,25 м:

R = 0,25 / 0.44 = 0,57 м² ° С / Вт

Щоб визначити тепловтрати приміщення з цією стінкою, всі вихідні дані треба підставити в першу формулу:

Q = 1 / 0,57 х (20 - (-25)) х 5 х (1 + 0,1) = 434 Вт = 4.3 кВт

Якщо в кімнаті є вікно, то після обчислення його площі слід таким же чином визначити тепловтрати крізь світлопрозорий отвір. Такі ж дії повторюються щодо підлог, покрівлі та вхідних дверей. В кінці всі результати сумуються, після чого можна переходити до наступного приміщення.

Облік тепла на підігрів повітря

Виконуючи розрахунок тепловтрат будівлі, важливо врахувати кількість теплової енергії, що витрачається системою опалення на підігрів вентиляційного повітря. Частка цієї енергії досягає 30% від загальних втрат, тому ігнорувати її неприпустимо. Розрахувати вентиляційні тепловтрати будинку можна через теплоємність повітря за допомогою популярної формули з курсу фізики:

Qвозд - тепло, що витрачається системою опалення на прогрів припливного повітря, Вт;
tв і tн - те саме, що в першій формулі, ° С;
m - масова витрата повітря, що потрапляє в будинок зовні, кг;
с - теплоємність повітряної суміші, дорівнює 0.28 Вт / (кг ° С).

Тут все величини відомі, крім масової витрати повітря при вентиляції приміщень. Щоб не ускладнювати собі завдання, варто погодитися з умовою, що повітряне середовище оновлюється в усьому будинку 1 раз на годину. Тоді об'ємна витрата повітря неважко порахувати шляхом складання обсягів усіх приміщень, а потім потрібно перевести його в масовий через щільність. Оскільки щільність повітряної суміші змінюється в залежності від його температури, потрібно взяти відповідне значення з таблиці:

Температура повітряної суміші, ºС

Приклад. Необхідно прорахувати вентиляційні тепловтрати будівлі, куди надходить 500 м³ на годину з температурою -25 ° С, всередині підтримується + 20 ° С. Спочатку визначається масова витрата:

m = 500 х 1,422 = 711 кг / год

Підігрів такої маси повітря на 45 ° С потребують такої кількості теплоти:

Qвозд = 0.28 х 711 х 45 = 8957 Вт, що приблизно дорівнює 9 кВт.

Після закінчення розрахунків результати теплових втрат крізь зовнішні огородження підсумовуються з вентиляційними тепловтратами, що дає загальну теплове навантаження на систему опалення будівлі.

Представлені методики обчислень можна спростити, якщо формули ввести в програму Excel у вигляді таблиць з даними, це суттєво прискорить проведення розрахунку.

Дивіться також

Витрати по експлуатації електричного котла

Розрахунок витрати газу на опалення будинку 150 м2

Що робити, якщо з'явився конденсат на трубах холодної води?
Безкоштовна опломбування лічильника води відповідно до Закону 416
Що робити коли підтікає вода з бачка в унітаз
Чим можна прочистити каналізаційні труби в домашніх умовах?
Навіщо встановлюють зворотний клапан на воду?
Реле тиску РДМ 5 для водопостачання - інструкція по регулюванню
Що робити, якщо погано йде вода в унітазі?
Інструкція по застосуванню та характеристики водонагрівача Термекс на 30 літрів