| ! | 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 struktury - 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 przykład 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.
Utrata 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, aby obliczyć straty ciepła dla całego okresu grzewczego, należy w kroku 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.
Metody oceny strat ciepła w domu
Przybliżone miejsca wycieków określa się na podstawie mapy termograficznej przy użyciu specjalistycznego sprzętu. Obliczenia można wykonać dla istniejącego budynku i nowego domu. Specjaliści stosują złożone metody obliczeniowe, biorąc pod uwagę cechy ogrzewania konwekcyjnego i inne czynniki. Z reguły wystarczy użyć uproszczonego kalkulatora strat ciepła na specjalistycznej stronie internetowej.
Typowe metody obliczeniowe:
- przez uśrednione wartości dla określonego regionu;
- sumowanie strat ciepła głównych elementów (ścian, podłóg, dachów) z dodatkiem danych o blokach drzwi i okien, wentylacji;
- obliczenie parametrów każdego pomieszczenia.
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
Czynniki wpływające na utratę ciepła
Procesy typu termicznego doskonale korelują z elektrycznymi - różnica temperatur będzie odgrywać rolę napięcia, a strumień ciepła można uznać za siłę prądu, a nawet nie trzeba wymyślać terminu na opór. Koncepcja najmniejszego oporu, która pojawia się w inżynierii cieplnej jako mostki zimne, jest również w pełni aktualna. Jeśli weźmiemy pod uwagę dowolny materiał w przekroju, wystarczy po prostu ustawić ścieżkę przepływu ciepła zarówno na poziomie makro, jak i mikro. W roli pierwszego modelu przyjmiemy ścianę betonową, w której ze względu na konieczność technologiczną za pomocą mocowań wykonujemy stalowe pręty o dowolnym przekroju.
Stal jest w stanie przewodzić ciepło nieco lepiej niż beton, dlatego można wyróżnić 3 główne przepływy ciepła:
Przez beton.- Przez pręty ze stali.
- Od reszty prętów do betonu.
Najbardziej interesujący jest ostatni model przepływu ciepła. Ponieważ stalowy pręt nagrzewa się szybciej, istnieje różnica temperatur między materiałami bliżej zewnętrznej strony ścian. W ten sposób stal nie tylko jest w stanie samodzielnie „wypompowywać” ciepło na zewnątrz, ale także zwiększa przewodność cieplną sąsiadującego z nią betonu. W porowatym ośrodku procesy termiczne przebiegają w ten sam sposób. Prawie wszystkie materiały budowlane są wykonane z rozgałęzionej sieci stałej materii, a przestrzeń między nimi wypełniona jest powietrzem. W ten sposób gęsty i stały materiał będzie służył jako główny przewodnik ciepła, ale ze względu na złożoność konstrukcji ścieżka, po której rozchodzi się ciepło, będzie większa niż przekrój. Zatem drugim czynnikiem określającym opór cieplny jest to, że każda warstwa jest niejednorodna i jako całość posiada przegrodę zewnętrzną budynku.
Trzecim czynnikiem, który wpływa na przewodność cieplną, jest to, co nazywamy gromadzeniem się wilgoci w porach.Woda ma 25-krotnie mniejszy opór cieplny niż powietrze, a jeśli wypełni pory, i ogólnie rzecz biorąc, przewodność cieplna materiału stanie się jeszcze wyższa, niż gdyby porów nie było w ogóle. Gdy woda zamarznie, sytuacja pogorszy się jeszcze - przewodność cieplna może wzrosnąć nawet 80-krotnie, a źródłem wilgoci jest zwykle powietrze w pomieszczeniu oraz opady. Tak więc trzema głównymi sposobami zwalczania tego zjawiska będzie hydroizolacja ścian zewnętrznych, zastosowanie ochrony przed parą i obliczenie akumulacji wilgoci, które należy wykonać równolegle z prognozowaniem strat ciepła.
Zróżnicowane systemy rozliczeń
Najprostszą metodą ustalenia wielkości strat ciepła w budynku byłoby całkowite zsumowanie wartości strumienia ciepła przez konstrukcje, w które budynek będzie wyposażony. Ta metoda w pełni uwzględnia różnicę w budowie różnych materiałów, a także specyfikę przepływu ciepła przez nie, a także w węzłach skrzyżowania jednej płaszczyzny z drugą. Takie podejście do obliczania strat ciepła domu znacznie uprości zadanie, ponieważ różne konstrukcje typu otaczającego mogą znacznie różnić się w projektowaniu systemów ochrony termicznej. okazuje się, że przy osobnym badaniu łatwiej będzie określić wielkość strat ciepła,
ponieważ istnieją różne metody obliczania tego:
- W przypadku ścian ilość wycieku ciepła będzie równa całkowitej powierzchni pomnożonej przez stosunek różnicy temperatur do rezystancji. W takim przypadku należy wziąć pod uwagę orientację ścian w stosunku do punktów kardynalnych, aby uwzględnić nagrzewanie się w ciągu dnia, a także przedmuch konstrukcji budowlanych.
- W przypadku nakładania się metoda jest taka sama, ale uwzględniona zostanie obecność przestrzeni na poddaszu i sposób użytkowania. Nawet w przypadku temperatury pokojowej można zastosować wartość o 4 stopnie wyższą, a obliczona wilgotność również będzie wyższa o 5-10%.
- Straty ciepła przez podłogę są traktowane jako strefowe i opisują pasy na całym obwodzie konstrukcji. Wynika to z faktu, że temperatura gruntu pod podłogą jest znacznie wyższa w pobliżu środka budynku w porównaniu z częścią, w której stoi fundament.
- Przepływ ciepła przez przeszklenie określają dane paszportowe ram okiennych, należy również wziąć pod uwagę rodzaj oparcia okien o ścianę, a także głębokość skarp.
Następnie przejdźmy do przykładu obliczeń.
Przykładowe obliczenia strat ciepła
Przed zademonstrowaniem przykładu obliczeniowego należy odpowiedzieć na jeszcze jedno pytanie - jak poprawnie obliczyć całkowity opór cieplny złożonej konstrukcji z dużą liczbą warstw? Można to zrobić ręcznie, na szczęście w nowoczesnym budownictwie nie stosuje się wielu rodzajów podstaw nośnych i systemów izolacyjnych. Ale bardzo trudno jest wziąć pod uwagę obecność dekoracyjnych wykończeń, tynku elewacyjnego i wewnętrznego, a także wpływ wszystkich procesów przejściowych i innych czynników, i lepiej jest zastosować automatyczne obliczenia. Jednym z najlepszych zasobów sieciowych do takich zadań będzie smаrtsalс.ru, który dodatkowo sporządzi wykres przesunięcia punktu rosy w zależności od warunków klimatycznych.
Na przykład weźmy dowolną strukturę. Będzie to parterowy dom o regularnym kształcie prostokąta o wymiarach 8 * 10 metrów i wysokości sufitu 3 metry. Dom posiada podłogę nieizolowaną na podkładzie z desek na bale z pustkami powietrznymi, a wysokość kondygnacji jest o 0,15 metra wyższa od znaku zagospodarowania przestrzennego na działce. Materiał ścian będzie monolitem żużlowym o grubości 0,42 mz wewnętrznym tynkiem wapienno-cementowym o grubości do 3 cm oraz zewnętrznym tynkiem żużlowo-cementowym „futrem” o grubości do 5 cm. Całkowita powierzchnia przeszklenia to 9,5m2, a pakiet szybowy dwukomorowy w profilu termooszczędnym o średnim oporze cieplnym 0,32m2 * C / W. Zakładka wykonana jest na drewnianych belkach - od spodu będzie otynkowana wzdłuż gontów, wypełniona żużlem, a od góry pokryta jastrychem glinianym, nad stropem zimna poddasze.Zadaniem obliczenia strat ciepła będzie utworzenie systemu osłony termicznej powierzchni ścian.
Ściany
Stosując dane o ukształtowaniu terenu oraz grubości i materiałach warstw, z których wykonano ściany, we w / w serwisie należy wypełnić odpowiednie pola. Zgodnie z wynikami obliczeń opór przenikania ciepła okazuje się wynosić 1,11 m2 * C / W, a strumień ciepła przez ściany wynosi 18 W na wszystkie metry kwadratowe. Przy całkowitej powierzchni ściany (bez przeszklenia) wynoszącej 102 metry kwadratowe, całkowita utrata ciepła przez ściany wynosi 1,92 kWh. W takim przypadku straty ciepła przez okna będą wynosić 1 kW.
Dach i strop
Wzór na obliczenie strat ciepła domu przez strych można wykonać w kalkulatorze online, wybierając wymagany rodzaj konstrukcji ogrodzeniowej. W efekcie opór przenikania ciepła na zakładkę wynosi 0,6 m2 * C / W, a straty ciepła to 31 W na metr kwadratowy, czyli 2,6 kW z całej powierzchni konstrukcji ogrodzenia. Wynikiem będzie całkowita strata ciepła obliczona jako 7 kW * h. Przy niskiej jakości konstrukcji typu konstrukcyjnego wskaźnik jest oczywiście znacznie mniejszy niż obecnie.
W rzeczywistości obliczenia są wyidealizowane i nie uwzględniają specjalnych współczynników, na przykład współczynnika wentylacji, który jest składową konwekcyjnej wymiany ciepła, a także strat przez drzwi wejściowe i wentylację. W rzeczywistości, ze względu na montaż okien niskiej jakości, brak ochrony przy łączeniu dachu z Mauerlatem i straszną hydroizolację ścian od fundamentu, rzeczywiste straty ciepła mogą być 2-3 razy większe niż obliczone jedynki. A jednak nawet podstawowe badania termotechniczne pomogą określić, czy konstrukcje domu będą zgodne z normami sanitarnymi.
https://youtu.be/XwMK8n_723Q
Utrata ciepła przez kanał ściekowy
W sezonie grzewczym woda wpływająca do domu jest raczej zimna, np. 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
