Tính toán hệ thống sưởi ấm của một ngôi nhà tư nhân: các quy tắc và ví dụ về tính toán

Sưởi ấm một ngôi nhà riêng là một yếu tố cần thiết của nhà ở thoải mái. Đồng ý rằng việc sắp xếp tổ hợp sưởi ấm nên được tiếp cận cẩn thận, như sai lầm là tốn kém. Nhưng bạn chưa bao giờ thực hiện các tính toán như vậy và không biết làm thế nào để thực hiện chúng một cách chính xác?

Chúng tôi sẽ giúp bạn - trong bài viết của chúng tôi, chúng tôi sẽ xem xét chi tiết cách tính hệ thống sưởi ấm của một ngôi nhà tư nhân được thực hiện để bù đắp hiệu quả cho việc mất nhiệt trong những tháng mùa đông.

Chúng tôi đưa ra các ví dụ cụ thể, bổ sung tài liệu của bài viết bằng hình ảnh trực quan và các mẹo video hữu ích, cũng như các bảng có liên quan với các chỉ số và hệ số cần thiết để tính toán.

Mất nhiệt nhà riêng

Tòa nhà mất nhiệt do sự chênh lệch nhiệt độ không khí trong và ngoài nhà. Mất nhiệt càng cao, diện tích của phong bì tòa nhà càng lớn (cửa sổ, mái nhà, tường, móng).

Ngoài ra mất nhiệt kết nối với các vật liệu của các cấu trúc kèm theo và kích thước của chúng. Ví dụ, tổn thất nhiệt của các bức tường mỏng lớn hơn dày.

Hiệu quả tính toán sưởi ấm đối với một ngôi nhà tư nhân phải tính đến các vật liệu được sử dụng trong việc xây dựng các phong bì xây dựng.

Ví dụ, với độ dày bằng nhau của một bức tường làm bằng gỗ và gạch, nhiệt được thực hiện với cường độ khác nhau - sự mất nhiệt qua các cấu trúc bằng gỗ chậm hơn. Một số vật liệu cho nhiệt đi qua tốt hơn (kim loại, gạch, bê tông), một số khác tồi tệ hơn (gỗ, len khoáng sản, bọt polystyrene).

Không khí bên trong một tòa nhà dân cư có liên quan gián tiếp đến môi trường không khí bên ngoài. Tường, cửa sổ và cửa ra vào, mái nhà và móng trong mùa đông truyền nhiệt từ nhà ra bên ngoài, cung cấp lạnh trở lại. Chúng chiếm 70-90% tổng lượng nhiệt mất của ngôi nhà.

Tường, mái nhà, cửa sổ và cửa ra vào - mọi thứ đều tỏa nhiệt vào mùa đông. Hình ảnh nhiệt rõ ràng cho thấy rò rỉ nhiệt

Sự rò rỉ năng lượng nhiệt liên tục trong mùa nóng cũng xảy ra thông qua hệ thống thông gió và nước thải.

Khi tính toán tổn thất nhiệt của một công trình nhà ở riêng lẻ, những dữ liệu này thường không được tính đến. Nhưng việc bao gồm tổn thất nhiệt thông qua hệ thống thoát nước và thông gió trong tính toán nhiệt chung của ngôi nhà vẫn là quyết định đúng đắn.

Hệ thống cách nhiệt được bố trí đáng kể có thể làm giảm đáng kể rò rỉ nhiệt đi qua các cấu trúc tòa nhà, cửa ra vào / cửa sổ

Không thể tính toán mạch sưởi ấm tự trị của một ngôi nhà nông thôn mà không đánh giá sự mất nhiệt của các cấu trúc kèm theo của nó. Chính xác hơn, nó sẽ không hoạt động xác định công suất của lò hơiđủ để sưởi ấm ngôi nhà trong sương giá nghiêm trọng nhất.

Phân tích mức tiêu thụ năng lượng nhiệt thực tế qua các bức tường sẽ cho phép bạn so sánh chi phí của thiết bị nồi hơi và nhiên liệu với chi phí cách nhiệt của tường.

Rốt cuộc, ngôi nhà càng tiết kiệm năng lượng, tức là nhiệt càng giảm trong những tháng mùa đông, chi phí mua nhiên liệu càng thấp.

Đối với một tính toán có thẩm quyền của hệ thống sưởi ấm, bạn sẽ cần hệ số dẫn nhiệt vật liệu xây dựng thông dụng.

Bảng giá trị hệ số dẫn nhiệt của các vật liệu xây dựng khác nhau, thường được sử dụng nhất trong xây dựng

Tính toán tổn thất nhiệt qua tường

Lấy ví dụ về ngôi nhà hai tầng có điều kiện, chúng tôi tính toán tổn thất nhiệt thông qua các cấu trúc tường của nó.

Dữ liệu nguồn:

• hộp vuông vuông hình vuông có tường phía trước rộng 12 m và cao 7 m;
• trong các bức tường của 16 lỗ, diện tích của mỗi 2,5 m²;
• vật liệu của các bức tường phía trước - gạch gốm toàn thân;
• độ dày tường - 2 viên gạch.

Tiếp theo, chúng tôi sẽ tính toán nhóm các chỉ số mà từ đó tổng giá trị tổn thất nhiệt qua các bức tường được thêm vào.

Kháng nhiệt

Để tìm ra chỉ số điện trở truyền nhiệt cho tường mặt tiền, cần phải chia độ dày của vật liệu tường bằng hệ số dẫn nhiệt của nó.

Đối với một số vật liệu kết cấu, dữ liệu về hệ số dẫn nhiệt được trình bày trong các hình ảnh trên và dưới đây.

Để tính toán chính xác, hệ số dẫn nhiệt được chỉ định trong bảng vật liệu cách nhiệt được sử dụng trong xây dựng sẽ được yêu cầu.

Bức tường có điều kiện của chúng tôi được xây dựng bằng gạch gốm đặc, độ dẫn nhiệt là 0,56 W / m^vềC. Độ dày của nó, có tính đến khối xây trên trung tâm phân phối trung tâm, là 0,51 m. Chia độ dày của tường bằng hệ số dẫn nhiệt của gạch, chúng ta có được điện trở truyền nhiệt của tường:

0,51: 0,56 = 0,91 W / m^{2 × o}Với

Chúng tôi làm tròn kết quả của phép chia thành hai chữ số thập phân, không cần dữ liệu chính xác hơn về điện trở truyền nhiệt.

Khu vực tường ngoài

Vì một tòa nhà hình vuông được chọn làm ví dụ, diện tích các bức tường của nó được xác định bằng cách nhân chiều rộng với chiều cao của một bức tường, sau đó bằng số lượng bức tường bên ngoài:

12 · 7 · 4 = 336 m²

Vì vậy, chúng tôi biết khu vực của các bức tường phía trước. Nhưng những gì về việc mở cửa sổ và cửa ra vào, chiếm 40 m2 (2,5 · 16 = 40 m²) của bức tường phía trước, họ có nên được đưa vào tài khoản?

Thật vậy, làm thế nào để tính toán chính xác sưởi ấm tự trị trong một ngôi nhà gỗ Không bao gồm sức cản truyền nhiệt của các cấu trúc cửa sổ và cửa ra vào.

Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt dùng để cách nhiệt tường chịu lực

Nếu cần tính toán tổn thất nhiệt của tòa nhà diện tích lớn hoặc nhà ấm (tiết kiệm năng lượng) - có, có tính đến các hệ số truyền nhiệt của khung cửa sổ và cửa ra vào sẽ chính xác trong tính toán.

Tuy nhiên, đối với các tòa nhà thấp tầng IZHS được xây dựng từ các vật liệu truyền thống, cửa ra vào và cửa sổ có thể bị bỏ qua. Tức là Đừng lấy đi diện tích của chúng từ tổng diện tích của các bức tường phía trước.

Mất nhiệt tường thường gặp

Chúng tôi tìm ra sự mất nhiệt của bức tường từ một mét vuông của nó khi chênh lệch nhiệt độ giữa không khí bên trong và bên ngoài ngôi nhà là một độ.

Để làm điều này, chia đơn vị cho điện trở truyền nhiệt của tường, tính toán trước đó:

1: 0,91 = 1,09 W / m²·^vềVới

Biết được sự mất nhiệt trên một mét vuông chu vi của các bức tường bên ngoài, bạn có thể xác định sự mất nhiệt ở nhiệt độ đường phố nhất định.

Ví dụ, nếu nhiệt độ trong ngôi nhà là +20 ^vềC, và trên đường phố -17 ^vềC, chênh lệch nhiệt độ sẽ là 20 + 17 = 37 ^vềC. Trong tình huống này, tổng tổn thất nhiệt của các bức tường trong ngôi nhà có điều kiện của chúng tôi sẽ là:

0,91 · 336 · 37 = 11313 W,

Trong đó: 0,91 - điện trở truyền nhiệt trên một mét vuông của tường; 336 - diện tích tường trước; 37 - chênh lệch nhiệt độ giữa không khí trong nhà và ngoài trời.

Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt được sử dụng để cách nhiệt sàn / tường, cho lớp nền khô và căn chỉnh tường

Chúng tôi tính toán lại sự mất nhiệt dẫn đến tính bằng kilowatt giờ, chúng thuận tiện hơn cho nhận thức và các tính toán tiếp theo về sức mạnh của hệ thống sưởi ấm.

Mất nhiệt tường trong kilowatt giờ

Đầu tiên, tìm hiểu bao nhiêu năng lượng nhiệt sẽ đi qua các bức tường trong một giờ với chênh lệch nhiệt độ là 37 ^vềC.

Chúng tôi nhắc nhở bạn rằng việc tính toán được thực hiện đối với một ngôi nhà có các đặc điểm cấu trúc, được lựa chọn có điều kiện để tính toán trình diễn và trình diễn:

113131: 1000 = 11.313 kWh,

Trong đó: 11313 - lượng mất nhiệt thu được trước đó; 1 giờ; 1000 là số watt trên mỗi kilowatt.

Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu xây dựng dùng để cách nhiệt tường và sàn

Để tính toán tổn thất nhiệt mỗi ngày, tổn thất nhiệt thu được mỗi giờ được nhân với 24 giờ:

11,31324 = 271,512 kwh

Để rõ ràng, chúng tôi tìm ra sự mất năng lượng nhiệt cho mùa nóng hoàn toàn:

7 · 30 · 271.512 = 57017,52 kWh,

Trong đó: 7 - số tháng trong mùa nóng; 30 - số ngày trong một tháng; 271,512 - mất nhiệt hàng ngày của các bức tường.

Vì vậy, tổn thất nhiệt ước tính của ngôi nhà với các đặc điểm trên của phong bì tòa nhà sẽ lên tới 57017,52 kWh trong bảy tháng của mùa nóng.

Có tính đến ảnh hưởng của thông gió nhà riêng

Ví dụ, chúng tôi sẽ tính toán tổn thất nhiệt thông gió trong mùa nóng cho một ngôi nhà có điều kiện có hình vuông, với một bức tường rộng 12 mét và cao 7 mét.

Không bao gồm đồ nội thất và tường nội thất, khối lượng bên trong của bầu không khí trong tòa nhà này sẽ là:

12 · 12 · 7 = 1008 m³

Ở nhiệt độ không khí +20 ^vềC (định mức trong mùa nóng) mật độ của nó là 1,2047 kg / m³và nhiệt dung riêng là 1,005 kJ / (kg^vềC)

Chúng tôi tính toán khối lượng của bầu không khí trong nhà:

10081.2047 = 1214,34 kg,

Trong đó: 1008 - thể tích của không khí gia đình; 1,2047 - mật độ không khí ở t +20 ^vềS

Một bảng với giá trị của hệ số dẫn nhiệt của vật liệu có thể được yêu cầu để tính toán chính xác

Giả sử thay đổi năm lần về thể tích không khí trong khuôn viên của ngôi nhà. Lưu ý rằng chính xác yêu cầu khối lượng cung cấp không khí trong lành phụ thuộc vào số lượng cư dân của ngôi nhà.

Với chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa nhà và đường phố trong mùa nóng, bằng 27 ^vềC (20 ^vềC nhà, -7 ^vềVới bầu không khí bên ngoài) mỗi ngày để sưởi ấm việc cung cấp không khí lạnh, bạn cần năng lượng nhiệt:

5,271214,34-1,005 = 164755,58 kJ,

Trong đó: 5 - số lượng không khí thay đổi trong cơ sở; 27 - chênh lệch nhiệt độ giữa không khí trong nhà và ngoài trời; 1214,34 - mật độ không khí ở t +20 ^vềC; 1.005 - nhiệt dung riêng của không khí.

Chúng tôi chuyển đổi kilôgam thành kilowatt giờ, chia giá trị cho số kilôgam trong một kilowatt giờ (3600):

164755,58: 3600 = 45,76 kWh

Đã phát hiện ra chi phí năng lượng nhiệt để sưởi ấm không khí trong nhà trong quá trình thay thế năm lần thông qua hệ thống thông gió cung cấp, chúng ta có thể tính toán tổn thất nhiệt của air air cho mùa nóng bảy tháng:

7 · 30 · 45,76 = 9609,6 kwh,

Trong đó: 7 - số tháng "nóng"; 30 - số ngày trung bình trong một tháng; 45,76 - chi phí năng lượng nhiệt hàng ngày để làm nóng không khí cung cấp.

Tiêu thụ năng lượng thông gió (xâm nhập) là không thể tránh khỏi, vì đổi mới không khí trong ngôi nhà là rất quan trọng.

Nhu cầu sưởi ấm của không khí có thể thay thế trong nhà phải được tính toán, tổng hợp các tổn thất nhiệt qua lớp vỏ tòa nhà và được tính đến khi chọn lò hơi sưởi ấm. Có một loại tiêu thụ năng lượng nhiệt khác, thứ hai - mất nhiệt cống.

Chi phí năng lượng cho việc chuẩn bị DHW

Nếu trong những tháng ấm hơn, nước lạnh chảy từ vòi vào nhà tranh, thì vào mùa nóng là băng giá, với nhiệt độ không quá +5 ^vềC. Không thể tắm, rửa bát và rửa mà không làm nóng nước.

Nước rút vào bồn cầu tiếp xúc với không khí gia đình qua các bức tường, lấy một chút nhiệt. Điều gì xảy ra với nước nóng bằng cách đốt nhiên liệu không miễn phí và chi cho nhu cầu gia đình? Nó được đổ vào cống.

Lò hơi hai mạch với nồi hơi đốt nóng gián tiếp, được sử dụng cả để làm nóng chất làm mát và cung cấp nước nóng cho mạch được xây dựng cho nó

Hãy xem xét một ví dụ. Một gia đình ba người, giả sử dành 17 m³ nước hàng tháng. 1000 kg / m³ - mật độ của nước và 4.183 kJ / kg^vềC là nhiệt dung riêng của nó.

Nhiệt độ trung bình của nước nóng dành cho nhu cầu trong nước, hãy để nó là +40 ^vềC. Theo đó, chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa nước lạnh vào nhà (+5 ^vềC) và đun nóng trong nồi hơi (+30 ^vềC) hóa ra 25 ^vềC.

Để tính toán tổn thất nhiệt cống, chúng tôi xem xét:

17 · 1000 · 25 · 4.183 = 1777775 kJ,

Trong đó: 17 - lượng nước tiêu thụ hàng tháng; 1000 là mật độ của nước; 25 - chênh lệch nhiệt độ giữa nước lạnh và nước nóng; 4.183 - nhiệt dung riêng của nước;

Để chuyển đổi kilogam sang giờ kilowatt dễ hiểu hơn:

1777775: 3600 = 493,82 kWh

Do đó, trong khoảng thời gian bảy tháng của mùa nóng, năng lượng nhiệt đi vào cống theo lượng:

493.827 = 3456,74 kWh

Tiêu thụ năng lượng nhiệt để sưởi ấm nước cho nhu cầu vệ sinh là nhỏ, so với mất nhiệt qua tường và thông gió. Nhưng đây cũng là tiêu thụ năng lượng, tải nồi hơi hoặc nồi hơi và gây ra tiêu thụ nhiên liệu.

Tính toán công suất của lò hơi

Lò hơi trong hệ thống sưởi ấm được thiết kế để bù đắp cho sự mất nhiệt của tòa nhà. Và trong trường hợp hệ thống mạch kép hoặc khi trang bị lò hơi với lò hơi sưởi gián tiếp, để đun nước cho nhu cầu vệ sinh.

Bằng cách tính toán tổn thất nhiệt hàng ngày và mức tiêu thụ nước ấm cho nước thải, có thể xác định chính xác công suất lò hơi cần thiết cho một ngôi nhà của một khu vực nhất định và đặc điểm của các cấu trúc bao quanh.

Lò hơi đơn mạch chỉ tạo ra môi trường sưởi ấm cho hệ thống sưởi ấm

Để xác định sức mạnh của lò hơi sưởi ấm, cần phải tính toán chi phí năng lượng nhiệt của ngôi nhà thông qua các bức tường mặt tiền và sưởi ấm không khí có thể thay thế của nội thất.

Dữ liệu về tổn thất nhiệt tính bằng kilowatt giờ mỗi ngày là bắt buộc - trong trường hợp nhà có điều kiện, được tính như một ví dụ, đây là:

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

Trong đó: 271.512 - mất nhiệt hàng ngày bởi các bức tường bên ngoài; 45,76 - mất nhiệt hàng ngày để làm nóng không khí cung cấp.

Theo đó, công suất làm nóng cần thiết của lò hơi sẽ là:

317.272: 24 (giờ) = 13,22 mã lực

Tuy nhiên, một lò hơi như vậy sẽ chịu tải liên tục cao, làm giảm tuổi thọ của nó. Và vào những ngày đặc biệt có sương giá, công suất định mức của lò hơi sẽ không đủ, bởi vì với sự chênh lệch nhiệt độ cao giữa khí quyển trong nhà và ngoài trời, sự mất nhiệt của tòa nhà sẽ tăng mạnh.

Do đó chọn nồi hơi theo một tính toán trung bình của chi phí năng lượng nhiệt là không đáng - nó có thể không đối phó với sương giá nghiêm trọng.

Sẽ là hợp lý để tăng 20% ​​công suất yêu cầu của thiết bị nồi hơi:

13,22,2 + 13,22 = 15,86 mã lực

Để tính công suất cần thiết của mạch thứ hai của lò hơi, đun nóng nước để rửa chén, tắm, v.v., cần phải chia mức tiêu thụ nhiệt hàng tháng của cống thoát nước nóng theo số ngày trong tháng và 24 giờ:

493,82: 30: 24 = 0,68 mã lực

Theo kết quả tính toán, công suất lò hơi tối ưu cho ví dụ nhà tranh là 15,86 mã lực cho mạch sưởi ấm và 0,68 mã lực cho mạch sưởi ấm.

Sự lựa chọn của bộ tản nhiệt

Theo truyền thống sưởi ấm năng lượng tản nhiệt Nên chọn khu vực của phòng được sưởi ấm, với mức yêu cầu quá mức 15-20%, chỉ trong trường hợp.

Ví dụ, chúng ta hãy xem xét phương pháp chọn bộ tản nhiệt chính xác là 10 m2 diện tích - 1,2 kW.

Sản lượng nhiệt của bộ tản nhiệt phụ thuộc vào cách chúng được kết nối, phải được tính đến khi tính toán hệ thống sưởi

Dữ liệu ban đầu: căn phòng góc ở tầng một của ngôi nhà hai tầng IZHS; tường ngoài của gạch gốm hai hàng; phòng rộng 3 m, dài 4 m, trần cao 3 m.

Theo sơ đồ lựa chọn đơn giản, đề xuất tính diện tích phòng, chúng tôi xem xét:

3 (chiều rộng) · 4 (chiều dài) = 12 m²

Tức là công suất cần thiết của bộ tản nhiệt với mức cao hơn 20% là 14,4 mã lực. Bây giờ hãy tính các thông số công suất của bộ tản nhiệt dựa trên tổn thất nhiệt của căn phòng.

Trên thực tế, diện tích của một căn phòng ảnh hưởng đến việc mất năng lượng nhiệt ít hơn diện tích các bức tường của nó kéo dài ở một bên của tòa nhà (phía trước).

Do đó, chúng tôi sẽ xem xét chính xác diện tích của các bức tường "đường phố" có sẵn trong phòng:

3 (chiều rộng) · 3 (chiều cao) + 4 (chiều dài) · 3 (chiều cao) = 21 m²

Biết được diện tích của những bức tường truyền nhiệt vào đường phố, chúng tôi tính toán tổn thất nhiệt với chênh lệch nhiệt độ phòng và đường phố là 30^về (trong nhà +18 ^vềC, ngoài -12 ^vềC) và ngay lập tức tính bằng kilowatt giờ:

0,91 · 21 · 30: ​​1000 = 0,57 mã lực,

Trong đó: 0,91 - điện trở truyền nhiệt m2 của tường phòng đối diện với "đường phố"; 21 - diện tích tường "đường phố"; 30 - chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài nhà; 1000 là số watt trên mỗi kilowatt.

Theo tiêu chuẩn xây dựng, các thiết bị sưởi ấm được đặt ở những nơi mất nhiệt tối đa. Ví dụ, bộ tản nhiệt được lắp đặt dưới các cửa sổ, súng nhiệt - phía trên lối vào nhà. Trong các phòng góc, pin được lắp đặt trên các bức tường buồn tẻ chịu gió tối đa.

Nó chỉ ra rằng để bù đắp cho sự mất nhiệt qua các bức tường mặt tiền của thiết kế này, ở 30^về chênh lệch nhiệt độ trong nhà và trên đường phố là đủ sưởi ấm với công suất 0,57 kWh. Chúng tôi tăng công suất cần thiết lên 20, thậm chí 30% - chúng tôi nhận được 0,74 kWh.

Do đó, các yêu cầu năng lượng thực sự của hệ thống sưởi có thể thấp hơn đáng kể so với sơ đồ giao dịch 1,2 kW trên mỗi mét vuông không gian sàn.

Hơn nữa, việc tính toán chính xác công suất cần thiết của bộ tản nhiệt sẽ làm giảm âm lượng chất làm mát trong hệ thống sưởi, sẽ giảm tải cho nồi hơi và chi phí nhiên liệu.

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Nơi nhiệt từ nhà - video cung cấp câu trả lời:

Trong video, thủ tục tính toán tổn thất nhiệt của một ngôi nhà thông qua phong bì tòa nhà được xem xét.Biết được tổn thất nhiệt, sẽ có thể tính toán chính xác sức mạnh của hệ thống sưởi ấm:

Để xem video chi tiết về các nguyên tắc chọn đặc tính công suất của nồi hơi sưởi ấm, xem bên dưới:

Sản xuất nhiệt tăng hàng năm - giá nhiên liệu đang tăng. Và sức nóng liên tục là không đủ. Bạn có thể thờ ơ với việc tiêu thụ năng lượng của ngôi nhà - nó hoàn toàn không có lợi.

Một mặt, mỗi mùa sưởi ấm mới chi phí cho chủ nhà ngày càng đắt đỏ. Mặt khác, cách nhiệt của tường, móng và mái ngoại ô có chi phí tốt. Tuy nhiên, càng ít nhiệt rời khỏi tòa nhà, nó sẽ càng rẻ hơn để sưởi ấm nó..

Việc giữ nhiệt trong khuôn viên của ngôi nhà là nhiệm vụ chính của hệ thống sưởi ấm trong những tháng mùa đông. Sự lựa chọn công suất của lò hơi sưởi ấm phụ thuộc vào tình trạng của ngôi nhà và vào chất lượng cách nhiệt của các cấu trúc kèm theo của nó. Nguyên tắc của kilowatts trên 10 ô vuông của khu vực làm việc trong một ngôi nhà của một tiểu bang trung bình của mặt tiền, mái nhà và nền móng.

Bạn đã tính toán độc lập một hệ thống sưởi ấm cho ngôi nhà của bạn? Hay bạn có nhận thấy sự không phù hợp trong các tính toán được đưa ra trong bài viết? Chia sẻ kinh nghiệm thực tế của bạn hoặc khối lượng kiến ​​thức lý thuyết bằng cách để lại nhận xét trong khối dưới bài viết này.