Отопление частного дома – важная часть комфортного жилья. К устройству системы отопления стоит относиться серьёзно, поскольку ошибки будут стоить дорого. Не знакомы с вычислениями и не знаете, как их правильно проводить?
В статье детально разобрано, как рассчитать систему отопления частного дома для компенсации тепловых потерь зимой.
Рассмотрим конкретные примеры, сопровождая статью фотографиями, видеоинструкциями и актуальными таблицами с показателями и коэффициентами для расчётов.
Теплопотери частного дома
Потеря тепла зданием обуславливается разницей температур в помещении и на улице. Чем больше площадь ограждающих конструкций — окон, кровли, стен и фундамента — тем выше теплопотери.
Также потери тепловой энергии Связаны с материалами и размерами ограждающих конструкций. Например, у тонких стен потери тепла выше, чем у толстых.
Эффективный расчет отопления При строительстве частного дома важно учитывать используемые материалы ограждающих конструкций.
При одинаковой толщине стены из дерева и кирпича тепло распространяется с разной скоростью – потери тепла через деревянные конструкции медленнее. Некоторые материалы пропускают тепло лучше (металл, кирпич, бетон), другие хуже (дерево, минвата, пенополистирол).
Внутренняя атмосфера жилого дома косвенно зависит от внешней среды. Зимой стены, окна, двери, крыша и фундамент отдадут тепло наружу, забирая в дом холод. Через них идет 70-90% всех потерь тепла коттеджа.
В течение отопительного сезона постоянные потери тепла происходят через систему вентиляции и канализацию.
При определении теплопотерь индивидуального жилого дома эти факторы зачастую не берутся во внимание. Тем не менее, добавление к общему тепловому расчёту потери тепла через канализационные и вентиляционные системы представляется оправданным шагом.
Расчёт автономного контура отопления для загородного дома требует оценки теплопотерь стен и других ограждающих конструкций. определить мощность отопительного котлаПодогрев позволяет поддерживать комфортную температуру в доме даже при сильных морозах.
Изучение фактического потребления тепловой энергии стенами поможет сопоставить расходы на котельные установки и топливо с затратами на теплоизоляцию стен здания.
Чем энергоэффективнее дом, то есть меньше тепловой энергии он тратит зимой, тем меньше затрат на топливо.
Для точного расчета системы отопления нужно… коэффициент теплопроводности распространенных строительных материалов.
Потери тепла стенами.
Рассмотрим расчет теплопотерь через стены условного двухэтажного дома.
Исходные данные:
- Четырехугольная конструкция с внешними стенами, имеющими длину в 12 метров и высоту 7 метров.
- в стенах 16 проемов, площадь каждого 2,5 м2;
- Фасадные стены возведены из цельного керамического кирпича.
- толщина стены – 2 кирпича.
Далее определим показатели теплопотерь через стены.
Показатель сопротивления теплопередачи
Для определения показателя сопротивления теплопередачи фасадной стены следует разделить толщину стенового материала на его коэффициент теплопроводности.
Информация о коэффициенте теплопроводности для некоторых строительных материалов приведена на графиках ниже и выше.
Предположительная конструкция стены выполнена из цельного керамического кирпича с показателем теплопроводности равным 0,56 Вт/(м·). оЕе толщина с учетом кладки на ЦПР равна 0,51 м. Разделив толщину стены на коэффициент теплопроводности кирпича, можно определить сопротивление теплопередаче стены.
0,51 : 0,56 = 0,91 Вт/м2×оС
Результат деления отбрасываем через две цифры после запятой. В более точных данными о сопротивлении теплопередаче эта потребностей нет.
Площадь внешних стен
Так как выбран пример с квадратным зданием, площадь его стен получается путем умножения ширины и высоты одной стены, а потом на количество наружных стен.
12 · 7 · 4 = 336 м2
Зная площадь фасада, нужно учесть площадь окон и дверей, составляющую 40 кв. метров (2,5 на 16 равно 40). 2) фасадной стены, нужно ли их учитывать?
Действительно, как же корректно рассчитать автономное отопление в деревянном доме Без учета потерь тепла через окна и двери.
Для расчета теплопотерь большого здания или энергоэффективного дома учёт коэффициентов теплопередачи оконных рам и входных дверей необходим.
Для небольших домов частного строительства из обычных материалов площадь дверных и оконных проемов можно не учитывать при расчете общей площади фасада.
Общие теплопотери стен
Определим теплопотери стены площадью один квадратный метр при перепаде температур между внутренним и внешним воздухом на один градус.
Для достижения этой цели разделим единицу на сопротивление теплопередачи стены, которое было рассчитано ранее.
1 : 0,91 = 1,09 Вт/м2·оС
Определив теплопотери с одного квадратного метра внешней стены, можно рассчитать потери тепла при заданных уличных температурах.
Например, при температуре внутри дома +20. оС, а на улице -17 оС, разница температур составит 20+17=37 оВ данном случае общие теплопотери стен нашего образцового здания составят…
0,91 · 336 · 37 = 11313 Вт,
Сопротивление теплопередачи квадратного метра стены составляет 0,91. Площадь фасадных стен равна 336. Разница температур комнатной и уличной атмосферы — 37.
Пересчитаем полученную величину теплопотерь в киловатт-часы, так как это удобно для восприятия и последующих расчетов мощности отопительной системы.
Теплопотери стен в киловатт-часах
Определим сначала, сколько тепловой энергии уйдет через стены за час при разнице температур в 37 градусов. оС.
Вычисления проводятся для дома, у которого конструктивные характеристики выбраны условно для показательных расчетов.
11313 · 1 : 1000 = 11,313 кВт·ч,
Тепловые потери равны 11313, измеренные за один час и выраженные в киловаттах, где 1000 ватт составляют один киловатт.
Чтобы узнать потери тепла за весь день, полученный показатель потерь за час нужно перемножить на 24.
11,313 · 24 = 271,512 кВт·ч
Для иллюстрации рассмотрим потери тепла за весь отопительный период.
7 · 30 · 271,512 = 57017,52 кВт·ч,
Семь месяцев длится отопительный сезон, каждый месяц имеет тридцать дней, а суточные теплопотери стен составляют 271,512.
Расчетные теплопотери дома с указанными характеристиками ограждающих конструкций равны 57017,52 кВт·ч за семь месяцев отопительного периода.
Влияние вентиляции на частный дом.
Расчёт тепловых потерь от вентиляции в отопительный сезон проведём на примере условного квадратного коттеджа с одной стеной длиной 12 метров и высотой 7 метров.
Внутренний объем атмосферы в данном строении, не считая мебели и внутренних стен, составит:.
12 · 12 · 7 = 1008 м3
При температуре воздуха +20 оЕго плотность при нормальной температуре отопительного сезона составляет 1,2047 кг/м³. 3, а удельная теплоемкость 1,005 кДж/(кг·оС).
Вычислим массу атмосферы в доме:
1008 · 1,2047 = 1214,34 кг,
Где указано: объём домашней атмосферы составляет 1008 единиц; плотность воздуха при температуре +20 равна 1,2047. оС .
Допустим, объем воздуха в помещениях дома меняется пять раз за время цикла. потребность в приточном объеме Количество жильцов коттеджа определяет, сколько свежего воздуха доступно.
При средней разнице температур внутри дома и на улице в отопительный период, составляющей 27… оС (20 оС домашняя, -7 оЗа сутки для подогрева подаваемого холодного воздуха с помощью внешней атмосферы потребуется энергия.
5 · 27 · 1214,34 · 1,005 = 164755,58 кДж,
Число смен воздуха в помещениях — 5; разница температур комнатной и уличной атмосферы — 27 градусов; плотность воздуха при t +20 — 1214,34. оС; 1,005 — удельная теплоемкость воздуха.
Для перевода килоджоулей в киловатт-часы нужно разделить значение на 3600.
164755,58 : 3600 = 45,76 кВт·ч
Определив расход тепла на нагревание воздуха в доме при его пятикратной замене через приточную вентиляцию, можно определить «воздушные» теплопотери за семь месяцев отопительного сезона.
7 · 30 · 45,76 = 9609,6 кВт·ч,
В семи месяцах года для обогрева поступающего воздуха требуется в среднем 45,76 единиц тепловой энергии ежедневно.
Потребление энергии на вентиляцию (инфильтрацию) неизбежно, потому что регулярное обновление воздуха в комнатах дома важно для жизни.
Для подсчёта потребностей нагрева сменяемой воздушной атмосферы в доме необходимо сложить их с теплопотерями через ограждающие конструкции и учитывать полученную сумму при выборе отопительного котла. Кроме того, нужно учесть канализационные теплопотери.
Затраты энергии на подготовку ГВС
В тёплое время года из крана в доме течёт холодная вода, а зимой она бывает ледяной, не превышающей температуры +5 градусов. оДля купания, мытья посуды и стирки необходим нагрев воды.
Вода из бачка унитаза соприкасается со стенками через атмосферу, поглощая тепло. С чем же происходит вода, нагретая за счет сгорания недешевого топлива и использованная для домашних дел? Её отправляют в канализацию.
В качестве примера возьмем семью из трёх человек, которая тратит 17 метров… 3 воды ежемесячно. 1000 кг/м3 – плотность воды, а 4,183 кДж/кг·оС – ее удельная теплоемкость.
Температура нагревания воды для бытовых нужд составит в среднем +40 градусов. оВследствие этого различие средних температур между подаваемой в дом холодной водой (+5 ) и отходящей (18 ) составит 13 градусов. оС) и нагретой в бойлере (+30 оС) получается 25 оС.
Для расчета канализационных теплопотерь считаем:
17 · 1000 · 25 · 4,183 = 1777775 кДж,
Где: объём расхода воды за 17 месяцев; плотность воды; разность температур холодной и нагретой воды; удельная теплоёмкость воды.
Чтобы перевести килоджоули в более понятные киловатт-часы:
1777775 : 3600 = 493,82 кВт·ч
За семь месяцев отопительного сезона система канализации расходует тепловую энергию объёмом:
493,82 · 7 = 3456,74 кВт·ч
Потребление тепла на подогрев воды для гигиены незначительно по сравнению с потерями тепла через стены и вентиляцию. Однако это всё равно затраты энергии, которые увеличивают нагрузку на котел или бойлер и приводят к расходу топлива.
Расчет мощности отопительного котла
Котел, являющийся частью системы отопления, служит для восполнения потерь тепла зданием. двухконтурной системы Или же при установке на котел бойлера с косвенным нагревом для подогрева воды для бытовых нужд.
Определив количество тепла, теряемого в сутки, и объем горячей воды, используемой для отопления, возможно рассчитать нужную мощность котла для дома определенной площади с заданными параметрами наружных стен.
Чтобы вычислить мощность котла для отопления, нужно определить расход тепла от дома сквозь наружные стены и на нагрев воздуха внутри комнат.
Нужны сведения о теплопотерях за сутки, измеренных в киловатт-часах. Для демонстрационных целей рассматривается расчетный дом.
271,512 + 45,76 = 317,272 кВт·ч,
В результате внешние стены теряют 271,512 единиц тепла в сутки, а нагрев приточного воздуха составляет 45,76 единиц тепла за сутки.
Таким образом, требуемая обогревательная мощность котла составит:
317,272 : 24 (часа) = 13,22 кВт
Такой котел будет постоянно работать на высокой нагрузке, что сократит срок его службы. В особенно холодные дни расчетная мощность котла не будет достаточной из-за большого перепада температур между комнатой и улицей, что приведет к резкому росту теплопотерь здания.
Поэтому выбирать котел По средним расчетам потребности в теплоэнергии, этот вариант не подходит, так как при сильных морозах может оказаться недостаточным.
Рекомендуется повысить мощность котельного оборудования на двадцать процентов.
13,22 · 0,2 + 13,22 = 15,86 кВт
Чтобы рассчитать необходимую мощность второго контура котла, нагревая воду для мытья посуды, купания и подобных целей, требуется поделить общее ежемесячное потребление тепла «канализационных» теплопотерь на количество дней в месяце и на 24 часа.
493,82 : 30 : 24 = 0,68 кВт
Оптимальная мощность котла для приведённого коттеджа составляет 15,86 кВт для системы отопления и 0,68 кВт для системы горячего водоснабжения.
Выбор радиаторов отопления
Традиционно мощность отопительного радиатора Лучше подобрать отопительный прибор по объему помещения с запасом в 15-20%.
Рассмотрим методику выбора радиатора по показателю «10 квадратных метров площади – 1,2 киловатта».
Комната расположена в углу первого этажа двухэтажного частного жилого дома. Её наружная стена выполнена из двойной кладки керамического кирпича. Ширина комнаты составляет три метра, длина — четыре метра, высота потолков — три метра.
При упрощённом подходе к выбору нужно определить площадь комнаты.
3 (ширина) · 4 (длина) = 12 м2
Необходимая мощность радиатора отопления с учетом 20%-й прибавки составляет 14,4 кВт. Рассчитаем теперь мощность радиатора исходя из теплопотерь комнаты.
Площадь самой комнаты влияет на потери тепла менее сильно, чем площадь её стен, обращенных к улице.
Будем считать площадь именно тех стен, которые обращены на улицу и находятся в комнате.
3 (ширина) · 3 (высота) + 4 (длина) · 3 (высота) = 21 м2
Зная площадь стен, отдавающих тепло за пределы помещения, вычислим теплопотери при разнице температур внутри и снаружи в 30 градусов. о (в доме +18 оС, снаружи -12 оС), причем сразу в киловатт-часах:
0,91 · 21 · 30 : 1000 = 0,57 кВт,
Сопротивление теплопередачи квадратного метра комнатных стен, выходящих на улицу, равно 0,91 м2. Площадь «уличных» стен составляет 21 м2. Разница температур внутри и снаружи дома равна 30 градусов. 1000 ватт составляют один киловатт.
Для уравновешивания тепловых потерь через наружные стены данного строения при температуре 30… о Для компенсации разницы температур дома и улицы достаточно отопления мощностью 0,57 киловатт-часа. При увеличении мощности на 20 или 30 процентов, получается 0,74 киловатт-часа.
Потребность в мощности для обогрева может оказаться меньше, чем указано в популярной схеме «1,2 кВт на квадратный метр».
Точное подсчет мощности радиаторов отопления поможет уменьшить объем. теплоносителя в системе отопленияЭто позволит снизить нагрузку на котел и затраты на топливо.
Выводы и полезное видео по теме
Видеоряд демонстрирует, куда исчезает тепло из жилища.
Видеоролик демонстрирует, как вычисляются теплопотери дома через стены, окна и перекрытия. Потерям тепла можно с точностью определить мощность отопительного оборудования.
Видео с описанием правил выбора мощности котла для отопления доступно далее.
Тепло каждый год становится всё дороже из-за повышения цен на топливо, но его всегда недостаточно. Нельзя равнодушно относиться к расходу энергии в загородном доме — это крайне невыгодно.
Каждое новое отопительный сезон обойдется домовладельцу всё дороже. Зато утепление стен, фундамента и крыши загородного дома потребует значительных затрат. Чем меньше тепла покинет строение, тем дешевле его отапливать. .
Сохранение тепла внутри помещений дома – главная задача отопительной системы зимой. Выбрать мощность котла необходимо с учётом состояния дома и качества утепления его стен, крыши и фундамента. Правило «киловатт на 10 квадратов площади» подходит для коттеджа со средней степенью утепления фасадов, кровли и фундамента.
Рассчитывали ли вы самостоятельно систему отопления для дома? Нашли ли несоответствия между расчетами из статьи и вашей практикой? Поделитесь опытом или знаниями, оставив комментарий под статьей.