| ! | Cerere, în comentarii scrie comentarii, completări. | ! |
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 va avea o economie 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.
| 1) Calculăm rezistența la transferul de căldură al peretelui, împărțind grosimea materialului la coeficientul său de conductivitate termică. De exemplu, dacă peretele este construit din ceramică caldă de 0,5 m grosime cu un coeficient de conductivitate termică de 0,16 W / (m × ° C), atunci împărțim 0,5 la 0,16: 0,5 m / 0,16 W / (m × ° C) = 3,125 m2 × ° C / W Coeficienții de conductivitate termică a materialelor de construcție pot fi găsiți aici. |
| 2) Calculăm aria totală a pereților exteriori. Iată un exemplu simplificat de casă pătrată: (10 m lățime x 7 m înălțime x 4 laturi) - (16 ferestre x 2,5 m2) = 280 m2 - 40 m2 = 240 m2 |
| 3) Împărțim unitatea la rezistența la transferul de căldură, obținând astfel pierderi de căldură de la un metru pătrat de perete cu un grad de diferență de temperatură. 1 / 3,125 m2 × ° C / W = 0,32 W / m2 × ° C |
| 4) Calculăm pierderea de căldură a pereților. Înmulțim pierderea de căldură de la un metru pătrat al peretelui cu aria pereților și cu diferența de temperatură din interiorul casei și din exterior. De exemplu, dacă interiorul este + 25 ° C, iar exteriorul este –15 ° C, atunci diferența este de 40 ° C. 0,32 W / m2 × ° C × 240 m2 × 40 ° C = 3072 W Acest număr este pierderea de căldură a pereților. Pierderea de căldură se măsoară în wați, adică aceasta este puterea de pierdere a căldurii. |
| 5) În kilowați-oră, este mai convenabil să înțelegem semnificația pierderii de căldură. În 1 oră, energia termică trece prin pereții noștri la o diferență de temperatură de 40 ° C: 3072 W × 1 h = 3.072 kW × h Energia este consumată în 24 de ore: 3072 W × 24 h = 73,728 kW × h |
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, este necesar la punctul 4 să se înmulțească 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 pierderilor 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.
Aproape despre complex - calculul după caracteristici specifice
Calculul pierderii de căldură se poate transforma cu ușurință într-o adevărată durere de cap. În practică, indicatorii pot fi calculați pe baza caracteristicilor specifice clădirii. Cel mai important lucru este să ne amintim că calculul nu se bazează pe suprafață, ci pe volumul clădirii. De asemenea, este necesar să se ia în considerare scopul și numărul de etaje. Căldura este îndepărtată din casă prin anvelopa clădirii.
„Porțile” prin care aerul cald iese din clădire sunt ferestrele, ușile, pereții, podelele și acoperișurile. În plus, temperaturile delta - diferența dintre temperatura aerului în interiorul și în exteriorul casei - au un efect. Nu puteți ignora condițiile climatice din zonă. O mare parte din căldură este emisă prin sistemul de ventilație. Paradoxul este că atunci când efectuează calcule, mulți constructori de case începători uită să țină cont de acest parametru și să obțină numere care sunt departe de obiectivitate.
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. Capacitate 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
Care este cel mai bun mod de a reduce pierderile de căldură din casa ta?
De regulă, după imagistica termică profesională și procesarea rezultatelor, se întocmește un raport, care descrie în detaliu deficiențele identificate și oferă recomandări, a căror implementare asigură reducerea maximă a pierderilor de căldură sau eliminarea completă a acestora.
Experiența practică arată că este posibil să se obțină o scădere a pierderilor de căldură dacă se iau următoarele măsuri:
- Izolați fundația, pereții și acoperișul. Crearea unei bariere suplimentare de izolare termică este o modalitate eficientă de a îmbunătăți regimul de temperatură în camere.
- Instalați ferestre moderne cu mai multe camere cu geam termopan sau înlocuiți garniturile și armăturile din ferestrele vechi.
- Aranjați sistemul „podea caldă”, care asigură încălzirea eficientă a spațiului folosit în cameră.
- Instalați un ecran de folie în spatele radiatorului care va reflecta și direcționa căldura în cameră.
- Etanșați golurile și fisurile din pereți cu un material de etanșare pe bază de poliuretan.
Dacă nu este posibilă realizarea unei izolații totale, atunci merită să folosiți metode simple cu costuri minime care vizează etanșarea cusăturilor și fisurilor, precum și menținerea ferestrelor și ușilor bine închise, aerisind nu o dată într-o oră, ci de mai multe ori timp de 10 -15 minute ...
Pierderea de căldură prin canalizare
În perioada 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
Alegerea caloriferelor de încălzire
În mod tradițional, se recomandă alegerea puterii radiatorului de încălzire în funcție de zona camerei încălzite și cu o supraestimare de 15-20% a necesităților de putere, pentru orice eventualitate.
De exemplu, să luăm în considerare cât de corectă este metoda de alegere a unui radiator „10 m2 suprafață - 1,2 kW”.
Puterea termică a radiatoarelor depinde de modul în care sunt conectați, ceea ce trebuie luat în considerare la calcularea sistemului de încălzire
Date inițiale: o cameră de colț la primul nivel al unei case cu două etaje IZHS; peretele exterior este realizat din cărămizi ceramice pe două rânduri; lățimea camerei 3 m, lungimea 4 m, înălțimea tavanului 3 m.
Conform unei scheme de selecție simplificate, se propune calcularea suprafeței camerei, luăm în considerare:
3 (lățime) 4 (lungime) = 12 m2
Acestea. puterea necesară a radiatorului de încălzire cu o suprataxă de 20% este de 14,4 kW. Și acum să calculăm parametrii de putere ai radiatorului de încălzire pe baza pierderii de căldură a camerei.
De fapt, zona camerei afectează pierderea de energie termică mai mică decât zona pereților săi, o parte orientată spre exteriorul clădirii (fațadă).
Prin urmare, vom lua în considerare zona pereților „străzii” din cameră:
3 (lățime) 3 (înălțime) + 4 (lungime) 3 (înălțime) = 21 m2
Cunoscând zona pereților care transmit căldura „către stradă”, vom calcula pierderea de căldură cu o diferență între temperaturile camerei și cele exterioare de 30 ° (în casă +18 ° C, în afara -12 ° C) și imediat în kilowați-oră:
0,91 21 30: 1000 = 0,57 kW,
Unde: 0,91 - rezistență la transferul de căldură m2 de pereți ai camerei orientați spre stradă; 21 - zona zidurilor „de stradă”; 30 - diferența de temperatură în interiorul și exteriorul casei; 1000 este numărul de wați în kilowați.
Conform standardelor de construcție, dispozitivele de încălzire sunt amplasate în locuri cu pierderi maxime de căldură. De exemplu, caloriferele sunt instalate sub deschiderile ferestrelor, armele termice - deasupra intrării în casă. În încăperile din colț, bateriile sunt instalate pe pereții goi care sunt expuși efectului maxim al vântului.
Se pare că pentru a compensa pierderile de căldură prin pereții fațadei acestui design, la o diferență de temperatură de 30 ° în casă și pe stradă, este suficientă încălzirea cu o capacitate de 0,57 kWh. Să creștem puterea necesară cu 20, chiar și cu 30% - obținem 0,74 kWh.
Astfel, cerințele reale de putere de încălzire pot fi semnificativ mai mici decât 1,2 kW pe metru pătrat de schemă de tranzacționare.
Mai mult, calculul corect al capacităților necesare ale radiatoarelor de încălzire va reduce volumul lichidului de răcire din sistemul de încălzire, ceea ce va reduce sarcina pe cazan și costurile combustibilului.
Contorizarea căldurii pentru încălzirea aerului
La calcularea pierderii de căldură a unei clădiri, este important să se țină seama de cantitatea de energie termică consumată de sistemul de încălzire pentru a încălzi aerul de ventilație. Ponderea acestei energii ajunge la 30% din pierderile totale, deci este inacceptabil să o ignorăm. Puteți calcula pierderea de căldură de ventilație la domiciliu prin capacitatea de căldură a aerului utilizând formula populară de la cursul de fizică:
Qair = cm (tв - tн). În ea:
- Qair - căldură consumată de sistemul de încălzire pentru încălzirea aerului de alimentare, W;
- tв și tн - la fel ca în prima formulă, ° С;
- m este debitul masic de aer care intră în casă din exterior, kg;
- с - capacitatea termică a amestecului de aer, egală cu 0,28 W / (kg ° C).
Aici sunt cunoscute toate valorile, cu excepția debitului masic de aer pentru ventilația spațiilor. Pentru a nu vă complica sarcina, ar trebui să fiți de acord cu condiția ca mediul aerian să fie reînnoit în toată casa o dată pe oră.Apoi, debitul volumetric de aer este ușor de calculat prin adăugarea volumelor tuturor camerelor, apoi trebuie să îl convertiți în masă prin densitate. Deoarece densitatea amestecului de aer se modifică în funcție de temperatura acestuia, trebuie să luați o valoare adecvată din tabel:
| Temperatura amestecului de aer, ºС | — 25 | — 20 | — 15 | — 10 | — 5 | 0 | + 5 | + 10 |
| Densitate, kg / m3 | 1,422 | 1,394 | 1,367 | 1,341 | 1,316 | 1,290 | 1,269 | 1,247 |
Exemplu. Este necesar să se calculeze pierderile de căldură de ventilație ale clădirii, care primește 500 m³ pe oră la o temperatură de -25 ° C, în interiorul acesteia se menține la + 20 ° C. În primul rând, se determină debitul de masă:
m = 500 x 1.422 = 711 kg / h
Încălzirea unei astfel de mase de aer cu 45 ° C va necesita o astfel de cantitate de căldură:
Qair = 0,28 x 711 x 45 = 8957 W, care este aproximativ egal cu 9 kW.
La sfârșitul calculelor, rezultatele pierderilor de căldură prin gardurile exterioare sunt însumate cu pierderi de căldură prin ventilație, ceea ce dă sarcina totală de căldură a sistemului de încălzire al clădirii.
Metodele de calcul prezentate pot fi simplificate dacă formulele sunt introduse în Excel sub formă de tabele cu date, acest lucru va accelera semnificativ calculul.
Formule de bază
Pentru a obține un rezultat mai mult sau mai puțin precis, este necesar să efectuați calcule conform tuturor regulilor, o metodă simplificată (100 W de căldură pe 1 m2 de suprafață) nu va funcționa aici. Pierderea totală de căldură de către clădire în timpul sezonului rece constă din 2 părți:
- pierderea de căldură prin structuri de închidere;
- pierderile de energie utilizate pentru încălzirea aerului de ventilație.
Formula de bază pentru calcularea consumului de energie termică prin garduri exterioare este următoarea:
Q = 1 / R x (tv - tn) x S x (1+ ∑β). Aici:
- Q este cantitatea de căldură pierdută de o structură de un singur tip, W;
- R - rezistența termică a materialului de construcție, m² ° С / W;
- S este zona gardului exterior, m²;
- tv - temperatura aerului intern, ° С;
- tн - temperatura ambiantă cea mai scăzută, ° С;
- β - pierderi suplimentare de căldură, în funcție de orientarea clădirii.
Rezistența termică a pereților sau a acoperișului unei clădiri este determinată pe baza proprietăților materialului din care sunt realizate și a grosimii structurii. Pentru aceasta, se folosește formula R = δ / λ, unde:
- λ - valoarea de referință a conductivității termice a materialului de perete, W / (m ° C);
- δ este grosimea stratului acestui material, m.
Dacă peretele este construit din 2 materiale (de exemplu, o cărămidă cu izolație din vată minerală), atunci se calculează rezistența termică pentru fiecare dintre ele, iar rezultatele sunt rezumate. Temperatura exterioară este selectată atât în conformitate cu documentele de reglementare, cât și cu observațiile personale, iar temperatura interioară este selectată după cum este necesar. Pierderile suplimentare de căldură sunt coeficienții determinați de norme:
- Când peretele sau o parte a acoperișului este întoarsă spre nord, nord-est sau nord-vest, atunci β = 0,1.
- Dacă structura este orientată spre sud-est sau vest, β = 0,05.
- β = 0 când balustrada exterioară este orientată spre sud sau sud-vest.
