Calculul pierderii de căldură acasă - ne considerăm corect!

Casa pierde căldură prin structurile de închidere (pereți, ferestre, acoperiș, fundație), ventilație și drenaj. Principalele pierderi de căldură trec prin structurile închise - 60-90% din toate pierderile de căldură.

Calculul pierderii de căldură la domiciliu este necesar, cel puțin, pentru a alege cazanul potrivit. De asemenea, puteți estima câți bani vor fi cheltuiți pentru încălzire în casa planificată. Iată un exemplu de calcul pentru un cazan pe gaz și unul electric. De asemenea, este posibil, datorită calculelor, să analizăm eficiența financiară a izolației, adică pentru a înțelege dacă costul instalării izolației se va răsplăti cu economia de combustibil pe durata de viață a izolației.

Pierderea de căldură prin structuri închise

Voi da un exemplu de calcul pentru pereții exteriori ai unei case cu două etaje.

Este clar că în timpul perioadei de încălzire vremea este diferită, adică diferența de temperatură se schimbă tot timpul. Prin urmare, pentru a calcula pierderea de căldură pentru întreaga perioadă de încălzire, trebuie să multiplicați în pasul 4 cu diferența medie de temperatură pentru toate zilele perioadei de încălzire.
De exemplu, timp de 7 luni din perioada de încălzire, diferența medie de temperatură în cameră și în exterior a fost de 28 de grade, ceea ce înseamnă pierderi de căldură prin pereți în aceste 7 luni în kilowați-oră:

0,32 W / m2 × ° C × 240 m2 × 28 ° C × 7 luni × 30 zile × 24 h = 10838016 W × h = 10838 kW × h

Numărul este destul de tangibil. De exemplu, dacă încălzirea a fost electrică, atunci puteți calcula câți bani ar fi cheltuiți pentru încălzire înmulțind numărul rezultat cu costul kWh. Puteți calcula câți bani s-au cheltuit pentru încălzirea cu gaz calculând costul de kWh de energie de la un cazan pe gaz. Pentru a face acest lucru, trebuie să cunoașteți costul gazului, căldura de ardere a gazului și eficiența cazanului.

Apropo, în ultimul calcul, în loc de diferența medie de temperatură, numărul de luni și zile (dar nu de ore, părăsim ceasul), a fost posibil să se utilizeze gradul-zi al perioadei de încălzire - GSOP, unele informații despre GSOP sunt aici. Puteți găsi GSOP deja calculat pentru diferite orașe din Rusia și înmulțiți pierderea de căldură de la un metru pătrat cu suprafața zidului, cu aceste GSOP și cu 24 de ore, după ce ați primit pierderi de căldură în kW * h.

În mod similar cu pereții, trebuie să calculați valorile pierderii de căldură pentru ferestre, ușa din față, acoperiș, fundație. Apoi adăugați totul și veți obține valoarea pierderii de căldură prin toate structurile de închidere.Apropo, pentru ferestre nu va fi necesar să se afle grosimea și conductivitatea termică, de obicei există deja o rezistență gata făcută la transferul de căldură al unei unități de sticlă calculată de producător. Pentru podea (în cazul unei fundații de plăci), diferența de temperatură nu va fi prea mare, solul de sub casă nu este la fel de rece ca aerul exterior.

Metode de evaluare a pierderii de căldură la domiciliu

Locurile aproximative ale scurgerilor sunt determinate prin luarea unei hărți termografice folosind echipamente specializate. Se poate face un calcul pentru o clădire existentă și o casă nouă. Profesioniștii folosesc metode complexe de calcul ținând cont de caracteristicile încălzirii prin convecție și de alți factori. De regulă, este suficient să folosiți un calculator simplificat de pierdere a căldurii pe un site online specializat.

Metode tipice de calcul:

• după valori medii pentru o anumită regiune;
• însumarea pierderilor de căldură ale elementelor principale (pereți, podele, acoperișuri) cu adăugarea de date privind blocurile de uși și ferestre, ventilație;
• calculul parametrilor fiecărei camere.

Pierderea de căldură prin ventilație

Volumul aproximativ de aer disponibil în casă (nu țin cont de volumul pereților și mobilierului interior):

10 m х 10 m х 7 m = 700 m3

Densitatea aerului la o temperatură de + 20 ° C 1,2047 kg / m3. Capacitatea termică specifică a aerului 1.005 kJ / (kg × ° C). Masa de aer din casă:

700 m3 × 1,2047 kg / m3 = 843,29 kg

Să presupunem că tot aerul din casă se schimbă de 5 ori pe zi (acesta este un număr aproximativ). Cu o diferență medie între temperaturile interne și externe de 28 ° C pentru întreaga perioadă de încălzire, energia termică va fi consumată în medie pe zi pentru a încălzi aerul rece care intră:

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)

Acestea. în timpul sezonului de încălzire, cu o înlocuire a aerului de cinci ori, casa prin ventilație va pierde în medie 32,96 kWh de energie termică pe zi. Pentru 7 luni din perioada de încălzire, pierderile de energie vor fi:

7 x 30 x 32,96 kWh = 6921,6 kWh

Factori care afectează pierderea de căldură

Procesele de tip termic se corelează perfect cu cele electrice - diferența de temperatură va juca rolul tensiunii, iar fluxul de căldură poate fi considerat ca o forță de curent și nici măcar un termen nu trebuie inventat pentru rezistență. Conceptul de rezistență minimă, care apare în ingineria termică ca poduri reci, este, de asemenea, pe deplin valid. Dacă luăm în considerare un material arbitrar într-o secțiune, este suficient să setăm pur și simplu calea fluxului de căldură atât la nivel macro, cât și la nivel micro. În rolul primului model, vom lua un zid de beton, în care, din necesitate tehnologică, prin fixări sunt realizate cu tije de oțel cu secțiune arbitrară.

Oțelul este capabil să conducă căldura puțin mai bine decât betonul și, prin urmare, se pot distinge 3 fluxuri principale de căldură:

• 
  Prin beton.

• Prin tije de oțel.
• De la restul tijelor la beton.

Ultimul model cu flux de căldură este cel mai interesant. Deoarece bara de oțel se încălzește mai repede, există o diferență de temperatură între materialele mai aproape de exteriorul pereților. Astfel, oțelul nu numai că poate „pompa” căldura de la sine, ci va crește și conductivitatea la căldură a betonului adiacent acestuia. Într-un mediu poros, procesele termice se desfășoară în același mod. Aproape toate materialele de construcție sunt realizate dintr-o rețea ramificată de materie solidă, iar spațiul dintre ele este umplut cu aer. Astfel, un material dens și solid va servi drept conductor principal al căldurii, dar datorită complexității structurii, traseul de-a lungul căruia se propagă căldura va fi mai mare decât secțiunea transversală. Deci, al doilea factor care determină rezistența termică este acela că fiecare strat este eterogen și are un anvelopă de construcție ca întreg.

Al treilea factor care afectează conductivitatea termică este ceea ce numim acumularea de umiditate în pori.Apa are o rezistență termică de 25 de ori mai mică decât cea a aerului și, dacă umple porii și, în general, conductivitatea termică a materialului va deveni chiar mai mare decât dacă nu ar exista deloc porii. Când apa îngheață, situația va deveni și mai gravă - conductivitatea termică poate crește de până la 80 de ori, iar sursa de umiditate este de obicei aerul din cameră și precipitațiile. Deci, cele trei modalități principale de combatere a acestui fenomen vor fi hidroizolarea pereților externi, utilizarea protecției împotriva aburului și calculul acumulării de umiditate, care trebuie făcut în paralel cu prezicerea pierderilor de căldură.

Scheme de decontare diferențiate

Cea mai simplă metodă pentru stabilirea cantității de pierderi de căldură într-o clădire ar fi o însumare completă a valorilor fluxului de căldură prin structurile cu care va fi echipată clădirea. Această metodă ia în considerare pe deplin diferența în structura diferitelor materiale, precum și specificul fluxului de căldură prin ele, precum și în nodurile de joncțiune ale unui singur plan cu altul. Această abordare a calculului pierderilor de căldură ale unei case va simplifica foarte mult sarcina, deoarece diferite structuri de tipul carcasei pot diferi semnificativ în proiectarea sistemelor de protecție termică. se pare că, cu un studiu separat, va fi mai ușor să se determine cantitatea de pierderi de căldură,

deoarece există diferite metode de calcul pentru aceasta:

1. Pentru pereți, cantitatea de scurgeri de căldură va fi egală cu suprafața totală, care se înmulțește cu raportul dintre diferența de temperatură și rezistență. În acest caz, ar trebui să se țină seama de orientarea peretelui către punctele cardinale pentru a lua în considerare încălzirea în timpul zilei, precum și suflarea structurilor de tip clădire.
2. Pentru suprapunere, metoda este aceeași, dar va fi luată în considerare prezența spațiului mansardei și modul de utilizare. Chiar și pentru temperatura camerei, puteți aplica o valoare cu 4 grade mai mare, iar umiditatea calculată va fi, de asemenea, cu 5-10% mai mare.
3. Pierderile de căldură prin podea sunt considerate zonale și descriu centurile de-a lungul întregului perimetru al structurii. Acest lucru se datorează faptului că temperatura solului sub podea este mult mai mare în apropierea centrului clădirii în comparație cu partea în care se află fundația.
4. Fluxul de căldură prin geamuri este determinat de datele pașaportului cadrelor ferestrelor și ar trebui să luați în considerare și tipul de bont al ferestrelor la perete, precum și adâncimea pantelor.

În continuare, să trecem la exemplul de calcul.

Exemplu de calcule ale pierderii de căldură

Înainte de a demonstra un exemplu de calcul, ar trebui să se răspundă la o altă întrebare - cum se calculează corect rezistența integrală a unui tip termic de structuri complexe cu un număr mare de straturi? Este posibil să se facă acest lucru manual, din fericire, în construcțiile moderne, nu sunt utilizate multe tipuri de baze portante și sisteme de izolație. Dar este foarte dificil să se ia în considerare prezența finisajelor decorative, a fațadelor și a tencuielii interioare, precum și a influenței tuturor proceselor de tranziție și a altor factori și este mai bine să utilizați calcule automate. Una dintre cele mai bune resurse de tip rețea pentru astfel de sarcini va fi smаrtsalс.ru, care va întocmi suplimentar o diagramă de schimbare a punctului de rouă în funcție de condițiile climatice.

De exemplu, să luăm o structură arbitrară. Va fi o casă cu un etaj, de formă dreptunghiulară regulată, cu o dimensiune de 8 * 10 metri și o înălțime a tavanului de 3 metri. Casa are o pardoseală neizolată pe grund cu scânduri pe bușteni cu goluri de aer, iar înălțimea podelei este cu 0,15 metri mai mare decât marca de amenajare a teritoriului de pe amplasament. Materialele peretelui vor fi un monolit de zgură cu grosimea de 0,42 metri, cu un tencuială internă de var-ciment cu o grosime de până la 3 cm și un tencuială externă de zgură-ciment amestecată „blană de blană” cu o grosime de până la 5 cm. Suprafața totală a geamurilor este de 9,5 metri pătrați și un pachet de sticlă cu două camere, cu un profil de economisire termică, cu o rezistență termică medie de 0,32 m2 * C / W. Suprapunerea se face pe grinzi de lemn - de dedesubt va fi tencuită de-a lungul șindrilelor, umplute cu zgură și acoperite cu o șapă de lut deasupra, deasupra tavanului există o mansardă rece.Sarcina de a calcula pierderile de căldură va fi formarea unui sistem de protecție termică a suprafețelor peretelui.

Pereți

Aplicând datele despre teren, precum și grosimea și materialele straturilor care au fost utilizate pentru pereți, pe serviciul menționat mai sus, ar trebui să completați câmpurile corespunzătoare. Conform rezultatelor calculului, rezistența la transferul de căldură este egală cu 1,11 m2 * C / W, iar fluxul de căldură prin pereți este de 18 W pentru toți metri pătrați. Cu o suprafață totală de perete (cu excepția geamurilor) de 102 metri pătrați, pierderea totală de căldură prin pereți este de 1,92 kWh. În acest caz, pierderile de căldură prin ferestre vor fi de 1 kW.

Acoperiș și placă

Formula pentru calcularea pierderii de căldură a unei case prin podeaua podului se poate face într-un calculator online, alegând tipul necesar de structuri de gard. Ca rezultat, rezistența la suprapunere a transferului de căldură este de 0,6 m2 * C / W, iar pierderea de căldură este de 31 W pe metru pătrat, adică 2,6 kW din întreaga zonă a structurii gardului. Rezultatul va fi pierderea totală de căldură calculată ca 7 kW * h. Cu o calitate scăzută a structurilor de tip construcție, indicatorul este evident mult mai mic decât prezentul.

De fapt, calculul este idealizat și nu ia în considerare coeficienți speciali, de exemplu, rata de ventilație, care este o componentă a schimbului de căldură de tip convecție, precum și pierderile prin ușile de intrare și ventilație. De fapt, datorită instalării ferestrelor de calitate slabă, lipsei de protecție la bontul acoperișului către Mauerlat și hidroizolației teribile a pereților de la fundație, pierderile reale de căldură pot fi de 2-3 ori mai mari decât cele calculate cele. Și totuși, chiar și studiile de bază privind ingineria termică vor ajuta la determinarea faptului dacă structurile casei vor respecta standardele sanitare.

https://youtu.be/XwMK8n_723Q

Pierderea de căldură prin canalizare

În timpul sezonului de încălzire, apa care intră în casă este destul de rece, de exemplu, are o temperatură medie de + 7 ° C. Încălzirea apei este necesară atunci când locuitorii își spală vasele și fac baie. De asemenea, apa din aerul ambiant din cisterna toaletei este parțial încălzită. Toată căldura primită de apă este spălată pe canal.

Să presupunem că o familie dintr-o casă consumă 15 m3 de apă pe lună. Capacitatea termică specifică a apei este de 4.183 kJ / (kg × ° C). Densitatea apei este de 1000 kg / m3. Să spunem că în medie apa care intră în casă este încălzită la + 30 ° C, adică diferență de temperatură 23 ° C.

În consecință, lunar pierderea de căldură prin canalizare va fi:

1000 kg / m3 × 15 m3 × 23 ° C × 4.183 kJ / (kg × ° C) = 1443135 kJ

1443135 kJ = 400,87 kWh

Timp de 7 luni din perioada de încălzire, locuitorii se varsă în canalizare:

7 × 400,87 kWh = 2806,09 kWh