Výpočet topného systému soukromého domu: pravidla a příklady výpočtu

Vytápění soukromého domu je nezbytným prvkem pohodlného bydlení. Souhlasí s tím, že k uspořádání topného komplexu by mělo být přistupováno opatrně, protože chyby jsou drahé. Nikdy jste však takové výpočty neprovedli a nevíte, jak je správně provádět?

Pomůžeme vám - v našem článku se podrobně zamyslíme nad tím, jak se provádí výpočet topného systému soukromého domu, aby se účinně kompenzovaly tepelné ztráty v zimních měsících.

Uvádíme konkrétní příklady, které doplňují materiál článku vizuálními fotografiemi a užitečnými video tipy, jakož i příslušné tabulky s ukazateli a koeficienty nezbytnými pro výpočty.

Tepelné ztráty soukromého domu

Budova ztrácí teplo kvůli rozdílu teploty vzduchu uvnitř a vně domu. Tepelné ztráty jsou vyšší, čím významnější je plocha obvodového pláště budovy (okna, střechy, stěny, základy).

Také tepelné ztráty spojené s materiály uzavíracích struktur a jejich velikostmi. Například tepelné ztráty tenkých stěn jsou větší než silné.

Efektivní výpočet vytápění pro soukromý dům musí brát v úvahu materiály použité při stavbě obálek budovy.

Například při stejné tloušťce stěny ze dřeva a cihel se provádí teplo s různou intenzitou - tepelné ztráty dřevěnými konstrukcemi jsou pomalejší. Některé materiály umožňují lepší průchod tepla (kov, cihla, beton), jiné horší (dřevo, minerální vlna, polystyrenová pěna).

Atmosféra v obytné budově nepřímo souvisí s prostředím vnějšího ovzduší. Stěny, otvory oken a dveří, střecha a nadace v zimě přenášejí teplo z domu ven, na oplátku poskytují chlad. Představují 70-90% celkové tepelné ztráty chaty.

Stěny, střecha, okna a dveře - vše v zimě umožňuje teplo. Termokamera jasně ukazuje únik tepla

Konstantní únik tepelné energie během topné sezóny také nastává větráním a odpadními vodami.

Při výpočtu tepelné ztráty individuální bytové výstavby se tato data obvykle neberou v úvahu. Zahrnutí tepelných ztrát kanalizačními a ventilačními systémy do celkového tepelného výpočtu domu je však stále správným rozhodnutím.

Výrazně uspořádaný tepelně izolační systém může výrazně snížit únik tepla procházející stavebními konstrukcemi, otvory dveří / oken

Je nemožné vypočítat autonomní topný okruh venkovského domu bez vyhodnocení tepelné ztráty jeho obklopujících struktur. Přesněji to nebude fungovat určete výkon kotledostatečné pro zahřátí chaty v nejtěžších mrazech.

Analýza skutečné spotřeby tepelné energie stěnami vám umožní porovnat náklady na kotelní zařízení a palivo s náklady na tepelnou izolaci zdiva.

Koneckonců, energeticky účinnější dům, tj. čím méně tepla ztrácí během zimních měsíců, tím nižší jsou náklady na pořízení paliva.

Pro kvalifikovaný výpočet topného systému budete potřebovat součinitel tepelné vodivosti běžné stavební materiály.

Tabulka hodnot koeficientu tepelné vodivosti různých stavebních materiálů, nejčastěji používaných při stavbě

Výpočet tepelné ztráty stěnami

Jako příklad použijeme podmíněnou dvoupodlažní chalupu, spočítáme tepelné ztráty prostřednictvím jejích stěnových struktur.

Zdrojová data:

• čtvercová „krabice“ s předními stěnami širokými 12 ma vysokými 7 m;
• uvnitř stěn 16 otvorů, plocha každého 2,5 m²;
• materiál čelních stěn - keramická cihla s plným tělem;
• tloušťka stěny - 2 cihly.

Dále vypočítáme skupinu indikátorů, ze kterých se přidá celková hodnota tepelných ztrát skrz stěny.

Odolnost proti přenosu tepla

Pro zjištění indexu odporu přenosu tepla pro fasádní stěnu je nutné rozdělit tloušťku materiálu stěny jeho koeficientem tepelné vodivosti.

U řady strukturálních materiálů jsou údaje o koeficientu tepelné vodivosti uvedeny na obrázcích nad a pod.

Pro přesné výpočty bude vyžadován koeficient tepelné vodivosti uvedený v tabulce tepelně izolačních materiálů použitých ve stavebnictví.

Naše podmíněná zeď je postavena z masivní keramické cihly, jejíž tepelná vodivost je 0,56 W / m^asiC. Jeho tloušťka při zohlednění zdiva v centrálním distribučním centru je 0,51 m. Rozdělením tloušťky stěny koeficientem tepelné vodivosti cihly získáme odpor přenosu tepla na stěnu:

0,51: 0,56 = 0,91 W / m^{2 × o}S

Zaokrouhlujeme výsledek dělení na dvě desetinná místa, není třeba přesnějších údajů o odporu přenosu tepla.

Vnější stěna

Protože byla jako příklad vybrána čtvercová budova, plocha jejích stěn je určena vynásobením šířky výškou jedné zdi a poté počtem vnějších stěn:

12,7,4 = 336 m²

Známe tedy oblast předních stěn. Ale co otvory oken a dveří, zabírající společně 40 m2 (2,5 · 16 = 40 m.)²) přední stěny, měly by být brány v úvahu?

Jak správně vypočítat autonomní vytápění v dřevěném domě s výjimkou odporu proti přenosu tepla u oken a dveří.

Koeficient tepelné vodivosti tepelně izolačních materiálů používaných k izolaci nosných stěn

Je-li nutné vypočítat tepelné ztráty velkoplošné budovy nebo zatepleného domu (energeticky efektivní) - ano, při zohlednění koeficientů přenosu tepla u okenních rámů a vstupních dveří bude při výpočtu správná.

U nízkopodlažních budov IZHS postavených z tradičních materiálů však lze opomenout otevření dveří a oken. I.e. Neodstraňujte jejich oblast od celkové plochy předních stěn.

Běžné tepelné ztráty stěny

Zjistíme tepelné ztráty stěny z jednoho čtverečního metru, když je teplotní rozdíl mezi vzduchem uvnitř a vně domu jeden stupeň.

Chcete-li to provést, vydělte jednotku odporem přenosu tepla stěny, vypočteným dříve:

1: 0,91 = 1,09 W / m²·^asiS

Znáte tepelné ztráty na metr čtvereční obvodu vnějších zdí, můžete určit tepelné ztráty při určitých ulicích.

Například, pokud je teplota v chatě +20 ^asiC, a na ulici -17 ^asiC, teplotní rozdíl bude 20 + 17 = 37 ^asiC. V této situaci bude celková tepelná ztráta stěn našeho podmíněného domu:

0,91 · 336 · 37 = 11313 W,

Kde: 0,91 - odpor přenosu tepla na metr čtvereční stěny; 336 - plocha předních stěn; 37 - teplotní rozdíl mezi vnitřní a venkovní atmosférou.

Součinitel tepelné vodivosti tepelně izolačních materiálů používaných pro izolaci podlahy / stěny, pro suchou podlahu a vyrovnávání stěn

Přepočítáváme výsledné tepelné ztráty v kilowatthodinách, jsou vhodnější pro vnímání a následné výpočty výkonu topného systému.

Tepelná ztráta stěny v kilowatthodinách

Nejprve zjistěte, kolik tepelné energie projde stěnami za hodinu s teplotním rozdílem 37 ^asiC.

Připomínáme, že výpočet se provádí pro dům se strukturálními charakteristikami, podmíněně vybraný pro demonstrační a demonstrační výpočty:

113131: 1000 = 11,313 kWh,

Kde: 11313 - výše tepelné ztráty získané dříve; 1 hodina; 1000 je počet wattů na kilowatt.

Součinitel tepelné vodivosti stavebních materiálů používaných k izolaci stěn a podlah

Pro výpočet tepelné ztráty za den se získaná tepelná ztráta za hodinu vynásobí 24 hodinami:

11,31324 = 271,512 kWh

Pro přehlednost zjišťujeme ztrátu tepelné energie za celou topnou sezónu:

7,30 · 271,512 = 57017,52 kWh,

Kde: 7 - počet měsíců v topné sezóně; 30 - počet dní v měsíci; 271 512 - denní tepelné ztráty stěn.

Odhadovaná tepelná ztráta domu s výše uvedenými charakteristikami obvodového pláště budovy bude činit 57017,52 kWh po dobu sedmi měsíců topné sezóny.

Zohlednění účinků větrání soukromého domu

Například vypočítáme tepelné ztráty větrání během topné sezóny pro podmíněnou chalupu čtvercového tvaru se stěnou o šířce 12 metrů a výšce 7 metrů.

S výjimkou nábytku a vnitřních stěn bude vnitřní objem atmosféry v této budově:

12,12 · 7 = 1008 m³

Při teplotě vzduchu +20 ^asiC (norma v topné sezóně), jeho hustota je 1,2047 kg / m³a měrné teplo je 1,005 kJ / (kg^asiC)

Vypočítáme hmotnost atmosféry v domě:

10081,2047 = 1214,34 kg,

Kde: 1008 - objem domácí atmosféry; 1,2047 - hustota vzduchu při t +20 ^asiS

Tabulka s hodnotou koeficientu tepelné vodivosti materiálů, která může být vyžadována pro přesné výpočty

Předpokládejme pětinásobnou změnu objemu vzduchu v prostorách domu. Všimněte si, že přesné požadavek na objem dodávky čerstvý vzduch závisí na počtu obyvatel chaty.

S průměrným teplotním rozdílem mezi domem a ulicí v topném období, rovným 27 ^asiC (20 ^asiC domů, -7 ^asiS vnější atmosférou) za den pro ohřev přívodu studeného vzduchu potřebujete tepelnou energii:

5.271214,34-1,005 = 164755,58 kJ,

Kde: 5 - počet změn vzduchu v prostorách; 27 - teplotní rozdíl mezi vnitřní a venkovní atmosférou; 1214,34 - hustota vzduchu při t +20 ^asiC; 1.005 - měrné teplo vzduchu.

Převedeme kilojouly na kilowatthodiny, vydělíme hodnotu počtem kilojoulů na jednu kilowatthodinu (3600):

164755,58: 3600 = 45,76 kWh

Poté, co jsme zjistili náklady na tepelnou energii pro ohřev vzduchu v domě během jeho pětinásobné výměny pomocí přívodního větrání, můžeme vypočítat tepelné ztráty „vzduchu“ pro sedmiměsíční topnou sezónu:

7,30 · 45,76 = 9609,6 kWh,

Kde: 7 - počet „vytápěných“ měsíců; 30 - průměrný počet dní v měsíci; 45,76 - denní náklady na tepelnou energii pro ohřev přiváděného vzduchu.

Spotřeba energie ventilací (infiltrací) je nevyhnutelná, protože je nezbytná obnova vzduchu v chatě.

Potřeba vytápění výměnné vzduchové atmosféry v domě musí být vypočtena, sečtena s tepelnými ztrátami v plášti budovy a zohledněna při výběru topného kotle. Existuje i jiný druh spotřeby tepelné energie, druhý - tepelné ztráty z kanalizace.

Náklady na energii pro přípravu TUV

Pokud v teplejších měsících proudí studená voda z kohoutku do chaty, pak v topném období je ledová, s teplotou nepřesahující +5 ^asiC. Koupání, mytí nádobí a mytí není možné bez ohřevu vody.

Voda nasávaná do záchodové mísy kontaktuje domácí atmosféru stěnami, přičemž se trochu zahřívá. Co se stane s vodou ohřívanou spalováním nesvobodného paliva a utracenou na domácí potřeby? Nalije se do kanalizace.

Dvouokruhový kotel s nepřímým topným kotlem, který se používá jak k ohřevu chladicí kapaliny, tak k přivádění horké vody do okruhu, který je pro ni konstruován

Podívejme se na příklad. Tříčlenná rodina předpokládá, že stráví 17 metrů³ voda měsíčně. 1 000 kg / m³ - hustota vody a 4,183 kJ / kg^asiC je jeho měrné teplo.

Průměrná teplota topné vody určené pro domácí potřebu je +40 ^asiC. Rozdíl průměrné teploty mezi studenou vodou vstupující do domu (+5 ^asiC) a zahříván v kotli (+30 ^asiC) dopadá to 25 ^asiC.

Pro výpočet ztrát tepla v kanálech zvažte:

17 · 1000 · 25 · 4,183 = 1777775 kJ,

Kde: 17 - měsíční objem spotřeby vody; 1000 je hustota vody; 25 - teplotní rozdíl mezi studenou a ohřátou vodou; 4,183 - měrné teplo vody;

Převod kilojoulů na srozumitelnější kilowatthodiny:

1777775: 3600 = 493,82 kWh

Na sedmiměsíční období topné sezóny tedy do kanalizace proudí tepelná energie ve výši:

493,827 = 3456,74 kWh

Spotřeba tepelné energie pro ohřev vody pro hygienické potřeby je ve srovnání se ztrátami tepla stěnami a větráním malá. Ale to je také spotřeba energie, zatížení kotle nebo kotle a způsobení spotřeby paliva.

Výpočet výkonu kotle

Kotel v topném systému je navržen tak, aby kompenzoval tepelné ztráty budovy. A také v případě duální obvodový systém nebo když je kotel vybaven nepřímým topným kotlem, pro ohřev vody pro hygienické potřeby.

Výpočtem denních tepelných ztrát a spotřeby teplé vody „pro splaškové vody“ je možné přesně určit potřebný výkon kotle pro chalupu určité oblasti a vlastnosti uzavírací struktury.

Jednookruhový kotel produkuje pouze topné médium pro topný systém

Pro stanovení výkonu topného kotle je nutné vypočítat náklady na tepelnou energii domu přes fasádní stěny a vytápění výměnné vzduchové atmosféry interiéru.

Jsou požadovány údaje o tepelných ztrátách v kilowatthodinách za den - v případě podmíněného domu, počítáno jako příklad, je to:

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

Kde: 271,512 - denní tepelné ztráty vnějšími stěnami; 45.76 - denní tepelné ztráty pro ohřev přiváděného vzduchu.

Proto bude potřebná topná kapacita kotle:

317,222: 24 (hodiny) = 13,22 kW

Takový kotel však bude trvale zatížen, což zkracuje jeho životnost. A ve zvláště mrazivých dnech nebude jmenovitá kapacita kotle stačit, protože s vysokým teplotním rozdílem mezi vnitřní a venkovní atmosférou se tepelné ztráty budovy výrazně zvýší.

Proto vybrat kotel podle průměrného výpočtu ceny tepelné energie za to nestojí - nemusí se vyrovnat s těžkými mrazy.

Bude racionální zvýšit požadovanou kapacitu kotlového zařízení o 20%:

13,22,2 + 13,22 = 15,86 kW

Pro výpočet potřebného výkonu druhého okruhu kotle, topné vody pro mytí nádobí, koupání atd. Je nutné rozdělit měsíční spotřebu tepla „stokových“ tepelných ztrát na počet dní v měsíci a 24 hodin:

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

Podle výsledků výpočtu je optimální výkon kotle pro příklad chaty 15,86 kW pro topný okruh a 0,68 kW pro topný okruh.

Výběr radiátorů

Tradičně výkon topného tělesa Doporučuje se vybrat oblast vytápěné místnosti s 15-20% nadhodnocením požadavků na energii.

Jako příklad uveďme, jak správná je metoda výběru radiátoru „10 m2 plochy - 1,2 kW“.

Tepelný výkon radiátorů závisí na tom, jak jsou připojeny, což je třeba vzít v úvahu při výpočtu topného systému

Počáteční údaje: rohová místnost v prvním patře dvoupodlažního domu IZHS; vnější stěna z dvojřadého keramického zdiva; šířka místnosti 3 m, délka 4 m, výška stropu 3 m.

Podle zjednodušeného schématu výběru se navrhuje vypočítat plochu místnosti, uvažujeme:

3 (šířka) · 4 (délka) = 12 m²

I.e. požadovaný výkon topného radiátoru s 20% prémií je 14,4 kW. Nyní vypočtěte energetické parametry topného radiátoru na základě tepelné ztráty místnosti.

Ve skutečnosti oblast místnosti ovlivňuje ztrátu tepelné energie méně než oblast jejích stěn, jedna strana směřuje ven z budovy (fasáda).

Proto se budeme zabývat přesně oblastí „ulic“ stěn dostupných v místnosti:

3 (šířka) · 3 (výška) + 4 (délka) · 3 (výška) = 21 m²

Známe-li oblast stěn, které přenášejí teplo „na ulici“, vypočítáme tepelné ztráty s rozdílem teploty místnosti a ulice 30^asi (v domě +18 ^asiC, mimo -12 ^asiC) a okamžitě v kilowatthodinách:

0,91 · 21 · 30: ​​1 000 = 0,57 kW,

Kde: 0,91 - odpor přenosu tepla m2 stěn místnosti obrácených k „ulici“; 21 - oblast „pouličních“ stěn; 30 - teplotní rozdíl uvnitř a vně domu; 1000 je počet wattů na kilowatt.

Podle stavebních standardů jsou topná zařízení umístěna v místech s největšími ztrátami tepla. Například, radiátory jsou instalovány pod okenními otvory, tepelné zbraně - nad vchodem do domu. V rohových místnostech jsou baterie instalovány na matných stěnách, které jsou vystaveny maximálnímu větru.

Ukazuje se, že kompenzovat tepelné ztráty fasádními stěnami tohoto designu, na 30^asi teplotní rozdíl v domě a na ulici je dostatečné vytápění s kapacitou 0,57 kWh. Požadovaný výkon zvyšujeme o 20, dokonce o 30% - dostaneme 0,74 kWh.

Skutečné energetické požadavky na vytápění tak mohou být výrazně nižší než obchodní schéma „1,2 kW na metr čtvereční podlahové plochy“.

Správný výpočet požadovaného výkonu topných radiátorů navíc sníží objem chladicí kapalina v topném systému, což sníží zatížení kotle a náklady na palivo.

Závěry a užitečné video na toto téma

Kam teplo vychází z domova - video poskytuje odpovědi:

Ve videu je zvažován postup pro výpočet tepelné ztráty domu přes plášť budovy.Známe-li tepelné ztráty, bude možné přesně vypočítat výkon topného systému:

Podrobné video o principech výběru energetických charakteristik topného kotle viz níže:

Výroba tepla ročně roste - ceny pohonných hmot rostou. A teplo stále nestačí. Nemůžete být lhostejní ke spotřebě energie chaty - je to naprosto nerentabilní.

Na jedné straně stojí každá nová topná sezóna majitele domu stále dražší. Na druhé straně stojí izolace zdí, základů a příměstských střech dobré peníze. Čím méně tepla však opouští budovu, tím levnější bude ji vytápět..

V zimních měsících je hlavním úkolem topného systému uchování tepla v prostorách domu. Volba výkonu topného kotle závisí na stavu domu a na kvalitě izolace jeho obvodových konstrukcí. Princip „kilowattů na 10 čtverců plochy“ funguje v chalupě průměrného stavu fasád, střech a základů.

Vypočítali jste samostatně vytápěcí systém pro váš domov? Nebo jste si všimli nesouladu ve výpočtech uvedených v článku? Podělte se o své praktické zkušenosti nebo objem teoretických znalostí zanecháním komentáře v bloku pod tímto článkem.