Výpočet tepelných strát doma - považujeme sa za správne!

Dom stráca teplo cez obvodové konštrukcie (steny, okná, strecha, základy), vetranie a odvodnenie. Hlavné tepelné straty prechádzajú obvodovými konštrukciami - 60–90% všetkých tepelných strát.

Výpočet tepelných strát doma je potrebný minimálne pre správny výber kotla. Môžete tiež odhadnúť, koľko peňazí sa použije na vykurovanie v plánovanom dome. Tu je príklad výpočtu pre plynový kotol a elektrický. Taktiež je možné vďaka výpočtom analyzovať finančnú efektívnosť izolácie, t.j. pochopiť, či sa náklady na inštaláciu izolácie vyplatia s úsporou paliva počas celej životnosti izolácie.

Strata tepla prostredníctvom uzavretých štruktúr

Uvediem príklad výpočtu pre vonkajšie steny dvojpodlažného domu.

Je zrejmé, že počas vykurovacieho obdobia je počasie iné, t.j. teplotný rozdiel sa neustále mení. Preto, aby ste mohli vypočítať tepelné straty za celé vykurovacie obdobie, musíte v kroku 4 vynásobiť priemerný teplotný rozdiel za všetky dni vykurovacieho obdobia.
Napríklad počas 7 mesiacov vykurovacieho obdobia bol priemerný teplotný rozdiel v miestnosti a vonku 28 stupňov, čo znamená tepelné straty cez steny počas týchto 7 mesiacov v kilowatthodinách:

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

Číslo je celkom hmatateľné. Napríklad, ak bolo kúrenie elektrické, môžete vypočítať, koľko peňazí by sa vynaložilo na kúrenie, vynásobením výsledného čísla cenou za kWh. Koľko peňazí bolo vynaložených na kúrenie plynom, môžete vypočítať výpočtom nákladov na kWh energie z plynového kotla. Aby ste to dosiahli, musíte poznať náklady na plyn, teplo spaľovania plynu a účinnosť kotla.

Mimochodom, v poslednom výpočte bolo možné namiesto priemerného teplotného rozdielu, počtu mesiacov a dní (nie však hodín, hodiny necháme), použiť stupňovitý deň vykurovacieho obdobia - GSOP, niektoré informácie o GSOP sú tu. Nájdete už vypočítaný GSOP pre rôzne mestá Ruska a vynásobte tepelné straty z jedného štvorcového metra plochou steny, týmito GSOP a 24 hodinami po prijatí straty tepla v kW * h.

Podobne ako pri stenách musíte vypočítať hodnoty tepelných strát pre okná, vchodové dvere, strechu, základy. Potom všetko spočítajte a získate hodnotu tepelných strát cez všetky obklopujúce konštrukcie.Pre okná, mimochodom, nebude potrebné zisťovať hrúbku a tepelnú vodivosť, zvyčajne už existuje hotová odolnosť skleneného prvku k prenosu tepla vypočítaná výrobcom. Pre podlahu (v prípade doskového základu) nebude teplotný rozdiel príliš veľký, pôda pod domom nie je taká studená ako vonkajší vzduch.

Metódy posudzovania tepelných strát doma

Približné miesta únikov sa určujú pomocou termografickej mapy pomocou špeciálneho zariadenia. Je možné urobiť výpočet pre existujúcu budovu a nový dom. Odborníci používajú zložité výpočtové metódy zohľadňujúce vlastnosti konvekčného ohrevu a ďalšie faktory. Spravidla úplne stačí použiť zjednodušenú kalkulačku tepelných strát na špecializovanej stránke online.

Typické metódy výpočtu:

• spriemerovanými hodnotami pre konkrétny región;
• súčet tepelných strát hlavných prvkov (steny, podlahy, strechy) s doplnením údajov o blokoch dverí a okien, vetraní;
• výpočet parametrov každej miestnosti.

Strata tepla vetraním

Približný objem dostupného vzduchu v dome (neberiem do úvahy objem vnútorných stien a nábytku):

10 m х 10 m х 7 m = 700 m3

Hustota vzduchu pri teplote + 20 ° C 1,2047 kg / m3. Merná tepelná kapacita vzduchu 1,005 kJ / (kg × ° C). Vzduchová hmota v dome:

700 m3 × 1,2047 kg / m3 = 843,29 kg

Povedzme, že všetok vzduch v dome sa mení 5 krát denne (to je približné číslo). Pri priemernom rozdiele medzi vnútornou a vonkajšou teplotou 28 ° C za celé vykurovacie obdobie sa bude tepelná energia vynakladať v priemere za deň na ohrev prichádzajúceho studeného vzduchu:

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)

Tých. počas vykurovacej sezóny dôjde pri päťnásobnej výmene vzduchu k strate domu v dôsledku vetrania v priemere o 32,96 kWh tepelnej energie za deň. Počas 7 mesiacov vykurovacieho obdobia budú energetické straty:

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

Faktory, ktoré ovplyvňujú tepelné straty

Procesy tepelného typu dokonale korelujú s elektrickými - teplotný rozdiel bude pôsobiť ako napätie a tepelný tok možno považovať za prúdovú silu a pre odolnosť nie je potrebné vynájsť ani jeden výraz. Koncepcia najmenšieho odporu, ktorá sa v tepelnom staviteľstve javí ako studené mosty, je tiež plne platná. Ak vezmeme do úvahy ľubovoľný materiál v reze, stačí jednoducho nastaviť cestu tepelného toku na makroúrovni aj na mikroúrovni. V úlohe prvého modelu si vezmeme betónovú stenu, v ktorej je z technologických dôvodov potrebné urobiť upevnenie pomocou oceľových tyčí s ľubovoľným prierezom.

Oceľ je schopná viesť teplo o niečo lepšie ako betón, a preto možno rozlíšiť 3 hlavné tepelné toky:

• 
  Cez betón.

• Cez oceľové tyče.
• Od zvyšku tyčí po betón.

Najzaujímavejší je posledný model tepelného toku. Pretože sa oceľová tyč ohrieva rýchlejšie, je teplotný rozdiel medzi materiálmi bližšie k vonkajšej strane stien. Oceľ teda nie je schopná sama „pumpovať“ teplo smerom von, ale tiež zvyšuje tepelnú vodivosť betónu susediaceho s ňou. V pórovitom prostredí prebiehajú tepelné procesy rovnakým spôsobom. Takmer všetky stavebné materiály sú vyrobené z rozvetvenej siete pevných látok a priestor medzi nimi je vyplnený vzduchom. Hustý a pevný materiál bude teda slúžiť ako hlavný vodič tepla, ale kvôli zložitosti konštrukcie bude cesta, po ktorej sa teplo šíri, väčšia ako prierez. Druhým faktorom, ktorý určuje tepelný odpor, je teda to, že každá vrstva je heterogénna a má plášť budovy ako celok.

Tretím faktorom, ktorý ovplyvňuje tepelnú vodivosť, je to, čo nazývame akumulácia vlhkosti v póroch.Voda má tepelný odpor 25-krát menší ako odpor vzduchu, a ak vyplní póry, všeobecne sa tepelná vodivosť materiálu stane ešte vyššou, ako keby tam neboli vôbec žiadne póry. Keď voda zamrzne, situácia sa ešte zhorší - tepelná vodivosť sa môže zvýšiť až 80-krát a zdrojom vlhkosti je zvyčajne vzduch vo vnútri miestnosti a zrážky. Takže tromi hlavnými spôsobmi boja proti tomuto javu budú hydroizolácia vonkajších stien, použitie ochrany proti pare a výpočet akumulácie vlhkosti, ktorý sa musí vykonať súbežne s predpovedaním tepelných strát.

Diferencované systémy vyrovnania

Najjednoduchšou metódou na stanovenie množstva tepelných strát v budove by bol úplný súčet hodnôt tepelného toku štruktúrami, ktorými bude budova vybavená. Táto metóda plne zohľadňuje rozdiel v štruktúre rôznych materiálov, ako aj špecifiká toku tepla cez ne a tiež v uzloch spojenia jednej roviny s druhou. Takýto prístup k výpočtu tepelných strát domu výrazne zjednoduší úlohu, pretože rôzne konštrukcie uzavretého typu sa môžu v konštrukcii systémov tepelnej ochrany výrazne líšiť. ukázalo sa, že samostatnou štúdiou bude jednoduchšie určiť množstvo tepelných strát,

pretože existujú rôzne metódy výpočtu:

1. V prípade stien sa množstvo úniku tepla bude rovnať celkovej ploche, ktorá sa vynásobí pomerom teplotného rozdielu k odporu. V takom prípade je potrebné vziať do úvahy orientáciu steny na svetové strany, aby sa zohľadnilo denné zahriatie, ako aj prefúknutie konštrukcií stavebného typu.
2. Pre prekrytie je metóda rovnaká, ale bude sa brať do úvahy prítomnosť podkrovného priestoru a spôsob použitia. Aj pre izbovú teplotu môžete použiť hodnotu vyššiu o 4 stupne a vypočítaná vlhkosť bude tiež o 5 - 10% vyššia.
3. Tepelné straty podlahou sa považujú za zónové a opisujú pásy po celom obvode konštrukcie. Je to spôsobené tým, že teplota pôdy pod podlahou je oveľa vyššia v blízkosti stredu budovy v porovnaní s časťou, kde stojí základ.
4. Tok tepla cez zasklenie je určený údajmi o pasoch okenných rámov a mali by ste brať do úvahy aj typ dosadania okien na stenu, ako aj hĺbku svahov.

Ďalej prejdime k príkladu výpočtu.

Príklad výpočtov tepelných strát

Pred demonštráciou príkladu výpočtu by si mala zodpovedať ešte jedna otázka - ako správne vypočítať integrálny odpor tepelného typu zložitých štruktúr s veľkým počtom vrstiev? Je to možné urobiť ručne, našťastie, v modernej stavbe sa nepoužíva veľa druhov nosných podstavcov a izolačných systémov. Ale je veľmi ťažké vziať do úvahy prítomnosť dekoratívnych povrchových úprav, fasády a interiérových omietok, ako aj vplyv všetkých prechodných procesov a ďalších faktorov, a je lepšie použiť automatizované výpočty. Jedným z najlepších zdrojov sieťového typu pre tieto úlohy bude smаrtsalс.ru, ktorý navyše vypracuje diagram posunu rosného bodu v závislosti od klimatických podmienok.

Vezmime si napríklad ľubovoľnú štruktúru. Bude to jednopodlažný dom pravidelného obdĺžnikového tvaru s veľkosťou 8 * 10 metrov a výškou stropu 3 metre. V dome sa urobila neizolovaná podlaha na základný náter s doskami na guľatine so vzduchovými medzerami a výška podlahy je o 0,15 metra vyššia ako značka pre územné plánovanie na danom mieste. Materiály stien budú troskový monolit s hrúbkou 0,42 metra s vnútornou vápenno-cementovou omietkou s hrúbkou do 3 cm a vonkajšou troskocementovou omietkovou zmesou „kožuch“ s hrúbkou do 5 cm. Celková plocha zasklenia je 9,5 metrov štvorcových a dvojkomorové sklenené balenie v tepelne úspornom profile s priemerným tepelným odporom 0,32 m2 * C / W. Prekrytie je urobené na drevených trámoch - zospodu bude omietnuté pozdĺž šindľov, vyplnené troskou a zhora pokryté hlineným poterom, nad stropom je studené podkrovie.Úlohou výpočtu tepelných strát bude vytvorenie systému tepelného tienenia povrchov stien.

Steny

Ak použijete údaje o teréne, ako aj hrúbku a materiál vrstiev, ktoré sa použili na steny, pri službe uvedenej vyššie by ste mali vyplniť príslušné polia. Podľa výsledkov výpočtu sa ukázalo, že odpor prenosu tepla je 1,11 m2 * C / W a tepelný tok stenami je 18 W pre všetky metre štvorcové. Pri celkovej ploche steny (okrem zasklenia) 102 metrov štvorcových sú celkové tepelné straty stenami 1,92 kWh. V takom prípade budú tepelné straty oknami 1 kW.

Strecha a doska

Vzorec na výpočet tepelných strát domu cez podkrovné podlažie je možné urobiť v online kalkulačke, kde sa vyberie požadovaný typ plotových konštrukcií. Výsledkom je, že odpor prekrytia pri prestupe tepla je 0,6 m2 * C / W a tepelné straty sú 31 W na meter štvorcový, to znamená 2,6 kW z celej plochy plotovej konštrukcie. Výsledkom bude celková tepelná strata vypočítaná ako 7 kW * h. Pri nízkej kvalite štruktúr konštrukčného typu je indikátor zjavne oveľa nižší ako súčasný.

Výpočet je v skutočnosti idealizovaný a nezohľadňuje špeciálne koeficienty, napríklad rýchlosť vetrania, ktorá je súčasťou výmeny tepla konvekčného typu, ako aj straty vstupnými dverami a vetraním. V skutočnosti môže byť kvôli inštalácii nekvalitných okien, nedostatočnej ochrane pri opere strechy k Mauerlatu a strašnej hydroizolácii stien od základu skutočné tepelné straty 2 - 3-krát vyššie ako vypočítané tie. A napriek tomu aj základné štúdie tepelného inžinierstva pomôžu určiť, či konštrukcie domu budú vyhovovať sanitárnym normám.

https://youtu.be/XwMK8n_723Q

Strata tepla kanalizáciou

Počas vykurovacej sezóny je voda vstupujúca do domu pomerne studená, napríklad má priemernú teplotu + 7 ° C. Keď obyvatelia umývajú riad a kúpajú sa, vyžaduje sa ohrev vody. Voda je tiež čiastočne ohrievaná z okolitého vzduchu v toaletnej nádrži. Všetko teplo prijaté vodou sa spláchne do odtoku.

Povedzme, že rodina v dome spotrebuje 15 m3 vody mesačne. Merná tepelná kapacita vody je 4,183 kJ / (kg × ° C). Hustota vody je 1 000 kg / m3. Povedzme, že v priemere sa voda vstupujúca do domu ohrieva na + 30 ° C, t.j. teplotný rozdiel 23 ° C.

Podľa toho budú mesačné tepelné straty kanalizáciou:

1 000 kg / m3 × 15 m3 × 23 ° C × 4,183 kJ / (kg × ° C) = 1443135 kJ

1443 135 kJ = 400,87 kWh

Počas 7 mesiacov vykurovacieho obdobia obyvatelia nalievajú do kanalizácie:

7 × 400,87 kWh = 2806,09 kWh