Розрахунок тепловтрат будинку через огороджуючі конструкції та інженерні комунікації

Розрахунок тепловтрат будинку через огороджуючі конструкції та інженерні комунікації

Проектування системи опалення «на око» з великою ймовірністю може призвести до невиправданого завищення витрат на її експлуатацію, або до недогреву житла.

Щоб не сталося ні того, ні іншого, необхідно в першу чергу грамотно виконати розрахунок тепловтрат будинку.

І тільки на підставі отриманих результатів підбирається потужність котла і радіаторів. Наша розмова піде про те, яким способом здійснюються ці обчислення і що при цьому потрібно враховувати.

Зміст

  • 1 Різновиди тепловтрат
  • 2 Розрахунок тепловтрат
    • 2.1 Тепловтрати через огороджувальні конструкції
    • 2.2 Тепловтрати через вентиляцію
    • 2.3 Тепловтрати через каналізацію
  • 3 Приклад розрахунку тепловтрат будинку
    • 3.1 Визначаємо тепловтрати через огороджувальні конструкції (для прикладу розглянемо тільки стіни)
    • 3.2 Тепловтрати через вентиляцію
    • 3.3 Тепловтрати через каналізацію
    • 3.4 Оцінка повного обсягу енерговитрат
  • 4 Відео на тему

Різновиди тепловтрат

Автори багатьох статей зводять розрахунок тепловтрат до одного простого дії: пропонується помножити площа опалювального приміщення на 100 Вт. Єдина умова, яка при цьому висувається, відноситься до висоті стелі — вона повинна становити 2,5 м (при інших значеннях пропонується вводити поправочний коефіцієнт).

Насправді такий розрахунок є настільки приблизними, що отримані з його допомогою цифри можна сміливо прирівнювати до «взятими зі стелі». Адже на питому величину тепловтрат впливає цілий ряд факторів: матеріал огороджуючих конструкцій, зовнішня температура, площа і тип скління, кратність повітрообміну та ін.

Розрахунок тепловтрат будинку через огороджуючі конструкції та інженерні комунікації

Тепловтрати будинку

Більш того, навіть для будинків з різною опалювальною площею при інших рівних умовах її значення буде різним: в маленькому будинку — більше, у великому — менше. Так проявляється закон квадрата-куба.

Тому власникові будинку вкрай важливо освоїти більш точну методику визначення тепловтрат. Такий навик дозволить не тільки підібрати опалювальне обладнання з оптимальною потужністю, але і оцінити, наприклад, економічний ефект від утеплення. Зокрема, можна буде зрозуміти, чи перевершить термін служби теплоізолятора період його окупності.

Перше, що необхідно зробити виконавцю — розкласти загальні тепловтрати на три складові:

  • втрати через огороджувальні конструкції;
  • обумовлені роботою вентиляційної системи;
  • пов’язані зі скиданням нагрітої води в каналізацію.

Розглянемо кожну з різновидів докладно.

Розрахунок тепловтрат

Ось як слід виробляти обчислення:

Тепловтрати через огороджувальні конструкції

Розрахунок тепловтрат будинку через огороджуючі конструкції та інженерні комунікаціїДля кожного матеріалу, що входить до складу огороджувальних конструкцій, в довіднику або наданому виробником паспорті знаходимо значення коефіцієнта теплопровідності Кт (одиниця виміру — Вт/м*градус).

Для кожного шару огороджувальних конструкцій визначаємо термічний опір за формулою: R = S/Кт, де S – товщина шару, м

Для багатошарових конструкцій опору всіх верств потрібно скласти.

Визначаємо втрати тепла для кожної конструкції по формулі: Q = (A / R) *dT,

Де:

  • А — площа огороджувальної конструкції, кв. м;
  • dT — різниця зовнішньої і внутрішньої температур.
  • dT слід визначати для самої холодної п’ятиденки.

Тепловтрати через вентиляцію

Розрахунок тепловтрат будинку через огороджуючі конструкції та інженерні комунікаціїДля цієї частини розрахунку необхідно знати кратність повітрообміну.

У житлових будинках, зведених за вітчизняним стандартам (стіни є паропроникними), вона дорівнює одиниці, тобто за годину повинен оновитися весь об’єм повітря в приміщенні.

У будинках, побудованих за європейською технологією (стандарт DIN), при якій стіни зсередини застеляють пароізоляцією, кратність повітрообміну доводиться збільшувати до 2-х. тобто за годину повітря в приміщенні має оновитися двічі.

Тепловтрати через вентиляцію визначимо за формулою:

Qв = (V*Кв / 3600) * р * з * dT,

Де

  • V — об’єм приміщення, куб. м;
  • Кв — кратність повітрообміну;
  • Р — щільність повітря, приймається рівною 1,2047 кг/куб. м;
  • З — питома теплоємність повітря, приймається рівною 1005 Дж/кг*С.

Наведений розрахунок дозволяє визначити потужність, яку повинен мати теплогенератор системи опалення. Якщо вона виявилася занадто високою, можна зробити наступне:

Розрахунок тепловтрат будинку через огороджуючі конструкції та інженерні комунікації

  • знизити вимоги до рівня комфорту, тобто встановити бажану температуру в найбільш холодний період на мінімальній позначці, припустимо, у 18 градусів;
  • на період сильних холодів знизити кратність повітрообміну: мінімально допустима продуктивність припливної вентиляції становить 7 куб. м/год на кожного мешканця будинку;
  • передбачити організацію припливно-витяжної вентиляції з рекуператором.

Зауважимо, що рекуператор корисний не тільки взимку, але і влітку в спеку він дозволяє заощадити вироблений кондиціонером холод, хоча і працює в цей час не настільки ефективно, як в мороз.

Правильніше за все при проектуванні будинку виконати зонування, тобто призначити для кожного приміщення свою температуру виходячи з необхідного комфорту. Наприклад, в дитячій або кімнаті літньої людини слід забезпечити температуру близько 25-ти градусів, тоді як для вітальні буде достатньо і 22-х. На сходовому майданчику або в приміщенні, де мешканці з’являються рідко або є джерела тепловиділення, розрахункову температуру можна взагалі обмежити 18-ма градусами.

Очевидно, що цифри, отримані в даному розрахунку, актуальні тільки для дуже короткого періоду — самої холодної п’ятиденки. Щоб визначити загальний обсяг енерговитрат за холодний сезон, параметр dT потрібно обчислювати з урахуванням не найнижчою, а середньої температури. Потім потрібно виконати наступну дію:

W = ((Q + Qв) * 24 * N)/1000,

Де:

  • W — кількість енергії, потрібної для заповнення тепловтрат через огороджуючі конструкції та вентиляцію, кВт*год;
  • N — кількість днів в опалювальному сезоні.

Однак, даний розрахунок виявиться неповним, якщо не будуть враховані втрати тепла в каналізаційну систему.

Тепловтрати через каналізацію

Розрахунок тепловтрат будинку через огороджуючі конструкції та інженерні комунікаціїДля прийому гігієнічних процедур і миття посуду мешканці будинку гріють воду і вироблене тепло йде в каналізаційну трубу.

Але в даній частині розрахунку слід враховувати не тільки прямий нагрів води, але і непрямий — відбір тепла здійснює вода в бачку і сифоні унітазу, яка також скидається в каналізацію.

Виходячи з цього, середня температура нагріву води приймається рівною 30-ти градусів. Тепловтрати через каналізацію розраховуємо за такою формулою:

Qк = (V * T * р * з * dT) / 3 600 000,

Де:

  • Vв — місячний обсяг споживання води без поділу на гарячу і холодну, куб. м/міс.;
  • Р — щільність води, приймаємо р = 1000 кг/куб. м;
  • З — теплоємність води, приймаємо с = 4183 Дж/кг*С;
  • dT — різниця температур. Враховуючи, що вода на вході взимку має температуру близько +7 градусів, а середню температуру нагрітої води ми умовилися вважати рівною 30-ти градусів, слід приймати dT = 23 градуси.
  • 3 600 000 — кількість джоуль (Дж) в 1-му кВт*год.

Приклад розрахунку тепловтрат будинку

Розрахунок тепловтрат будинку через огороджуючі конструкції та інженерні комунікаціїРозрахуємо тепловтрати 2-поверхового будинку висотою 7 м, що має розміри в плані 10х10 м.

Стіни мають товщину 500 мм і збудовані з теплою кераміки (Кт = 0,16 Вт/м*С), зовні утеплені мінеральною ватою товщиною 50 мм (Кт = 0,04 Вт/м*С).

В будинку є 16 вікон площею 2,5 кв. м.

Зовнішня температура в саму холодну п’ятиденку становить -25 градусів.

Середня зовнішня температура за опалювальний період — (-5) градусів.

Всередині будинку потрібно забезпечити температуру +23 градуси.

Споживання води — 15 куб. м/міс.

Тривалість опалювального періоду — 6 міс.

Визначаємо тепловтрати через огороджувальні конструкції (для прикладу розглянемо тільки стіни)

Розрахунок тепловтрат будинку через огороджуючі конструкції та інженерні комунікаціїТермічний опір:

  • основного матеріалу: R1 = 0,5 / 0,16 = 3,125 кв. м*С/Вт;
  • утеплювач: R2 = 0,05/0,04 = 1,25 кв. м*С/Вт.

То ж для стіни: R = R1 + R2 = 3.125 + 1.25 = 4.375 кв. м*С/Вт.

Визначаємо площу стін: А = 10 х 4 х 7 – 16 х 2,5 = 240 кв. м.

Тепловтрати через стіни складуть:

Qс = (240 / 4.375) * (23 – (-25)) = 2633 Вт.

Аналогічним чином розраховуються тепловтрати через дах, підлогу, фундамент, вікна і вхідні двері, після чого всі отримані значення сумуються. Термічний опір дверей і вікон виробники зазвичай вказують у паспорті на виріб.

Зверніть увагу на те, що при розрахунку тепловтрат через підлогу і фундамент (за наявності підвалу) різниця температур dT буде набагато меншою, так як при її обчисленні враховується температура повітря, грунту, який взимку є набагато більш теплим.

Тепловтрати через вентиляцію

Визначаємо об’єм повітря в приміщенні (для спрощення розрахунку товщина стін не враховується):

V = 10х10х7 = 700 куб. м.

Беручи кратність повітрообміну Кв = 1, визначаємо тепловтрати:

Qв = (700 * 1 / 3600) * 1,2047 * 1005 * (23 – (-25)) = 11300 Вт.

Розрахунок тепловтрат будинку через огороджуючі конструкції та інженерні комунікації

Вентиляція в будинку

Тепловтрати через каналізацію

З урахуванням того, що мешканці споживають 15 куб. м води на місяць, а розрахунковий період становить 6 міс., тепловтрати через каналізацію складуть:

Qк = (15 * 6 * 1000 * 4183 * 23) / 3 600 000 = 2405 кВт*год

Оцінка повного обсягу енерговитрат

Для оцінки всього обсягу енерговитрат за опалювальний період необхідно перерахувати тепловтрати через вентиляцію та огороджувальні конструкції з урахуванням середньої температури, тобто dT складе не 48, а тільки 28 градусів.

Тоді середня потужність втрат через стіни складуть:

Qс = (240 / 4.375) * (23 – (-5)) = 1536 Вт.

Припустимо, що через дах, підлогу, вікна та двері додатково втрачається в середньому 800 Вт, тоді сукупна середня потужність тепловтрат через огороджувальні конструкції складе Q = 1536 + 800 = 2336 Вт.

Середня потужність тепловтрат через вентиляцію складе:

Qв = (700 * 1 / 3600) * 1,2047 * 1005 * (23 – (-5)) =6592 Вт.

Тоді за весь період на опалення доведеться затратити:

W = ((2336 + 6592)*24*183)/1000 = 39211 кВт*год.

До цієї величини потрібно додати 2405 кВт*год втрат через каналізацію, так що загальний обсяг енерговитрат за опалювальний період складе 41616 кВт*год.

Якщо в якості енергоносія використовується тільки газ, з 1-го куб. м якого вдається отримати 9,45 кВт*год тепла, то його знадобиться 41616 / 9,45 = 4404 куб. м.

Відео на тему

Сподобалася стаття? Поділитися з друзями: