Розрахунок тепловтрат приватного будинку
Розрахунок тепловтрат приватного будинку
При ретельному підході до пристрою системи опалення будинку необхідно почати з розрахунку тепловтрат будівлі. Втрати тепла в будинку відбуваються через стіни, вікна, дах і підлогу першого поверху. Тепло також йде разом з повітрям при вентиляції і через щілини в конструкціях.
На основі методики, описаної нижче, була створена online-програма розрахунку тепловтрат будинку.
Втрати тепла через стіни
Втрати тепла через стіни розраховуються за формулою:Qстін = kстін * Fстін (tвс – tзов),
где Qстін – тепловтрати, Вт;
kстін – коефіцієнт теплопередачі стіни, Вт/(м2*град.C);
Fстін – площа стіни;
tвс – температура повітря всередині, град. C; можна приймати 20 град.С
tзов – температура повітря зовні, град. C; для Києва – мінус 22 град.С, Мінська – мінус 25, Москви – мінус 26, для інших міст – по Каталогу БІЛЮКС, стор. 49
kстін розраховується за формулою:
,
де k – коефіцієнт теплопередачі стіни, Вт/(м2*град.C);
d1 – товщина першого шару стіни (наприклад, піноблоку), м;
λ1 – коефіцієнт теплопровідності першого шару стіни, Вт/(м*K); дає виробник матеріалу або по таблиці коефіцієнтів теплопровідності (стор. 52)
d2 – товщина другого шару стіни (наприклад, пінопласту), м;
λ2 – коефіцієнт теплопровідності другого шару стіни, Вт/(м*K); за принципом λ1.
dn, λn – якщо є ще шари – за принципом d1 и λ1;
αвн – коефіцієнт тепловіддачі від внутрішнього повітря до стіни; приймаємо рівним 8,7.
αзов – коефіцієнт тепловіддачі від стіни до зовнішнього повітря; для зовнішніх стін без повітряного прошарку приймаємо рівним 23; для зовнішніх стін з повітряним прошарком (сайдинг і т.п.), а також для стін з неопалювальними приміщеннями приймаємо рівним 12.
Втрати тепла через вікна
Тепловтрати через вікна розраховуються за такою ж формулою:
Qвікон = kвікон * Fвікон (tвс – tзов),
где Qвікон – тепловтрати, Вт;
kвікон – коефіцієнт теплопередачі вікон, Вт/(м2*град.C);
Fвікон – площа вікон;
tвс – температура повітря всередині, град. C; можна приймати 20 град.С
tзов – температура повітря зовні, град. C; для Києва – мінус 22 град.С, Мінська – мінус 25, Москви – мінус 26, для інших міст – за довідником
kвікон розраховується за формулою:
,где kскл – коефіцієнт теплопередачі склопакета, Вт/(м2*град.C); дає виробник
Fскл
– Площа склопакета, кв.м .;
где kр – коефіцієнт теплопередачі рами, Вт/(м2*град.C); дає виробник
Fр
– Площа рами, кв.м .;
P – периметр скління, м;
ψ – коефіцієнт для обліку теплопередачі алюмінієвої смуги.приймаємо рівним 0,07
Втрати тепла через стелю
Втрати тепла через стелю розраховуються за тією ж формулою:
Qстелі = kстелі * Fстелі (tвс – tзов),
где Qстелі – тепловтрати, Вт;
kстелі – коефіцієнт теплопередачі стелі, Вт/(м2*град.C);
Fстелі – площа стелі;
tвс – температура повітря всередині, град. C; можна приймати 20 град.С
tзов – температура повітря зовні, град. C; для Києва – мінус 22 град.С, Мінська – мінус 25, Москви – мінус 26, для інших міст – за довідником
kстелі розраховується за формулою:
,
де k – коефіцієнт теплопередачі стелі, Вт/(м2*град.C);
d1 – товщина першого шару стелі (наприклад, дерева), м;
λ1 – коефіцієнт теплопровідності першого шару стелі, Вт/(м*K); дає виробник матеріалу або по таблиці коефіцієнтів теплопровідності (стр. 52)
d2 – товщина другого шару стелі (наприклад, мінеральної вати), м;
λ2 – коефіцієнт теплопровідності другого шару стелі, Вт/(м*K); за принципом λ1.
dn, λn – якщо є ще шари – за принципом d1 и λ1;
αвн – коефіцієнт тепловіддачі від внутрішнього повітря до стелі; приймаємо рівним 8,7.
αзов – коефіцієнт тепловіддачі від стелі до зовнішнього повітря; для стелі мансарди повітряного прошарку приймаємо рівним 23; для стелі мансарди з прорізами між дахом і стелею, а також при наявності неопалюваного горища, приймаємо рівним 12.
Втрати тепла через підлоги
Втрати тепла через підлоги розраховуються за тією ж формулою:
Qпідлоги = kпідлоги * Fпідлоги (tвс – tзов),
где Qпідлоги – тепловтрати, Вт;
kпідлоги – коефіцієнт теплопередачі підлоги, Вт/(м2*град.C);
Fпідлоги – площа підлоги;
tвс – температура повітря всередині, град. C; можна приймати 20 град.С
tзов – температура повітря/грунту зовні, град. C; можна приймати 5 град.С
Підлога над грунтом
Якщо підлога знаходиться на лагах, над неопалюваним підвалом, kпідлогирозраховується за формулою:
,
де k – коефіцієнт теплопередачі підлоги, Вт/(м2*град.C);
d1 – товщина першого шару підлоги (наприклад, бетон), м;
λ1 – коефіцієнт теплопровідності першого шару підлоги, Вт/(м*K); дає виробник матеріалу, або можна взяти за таблиці коефіцієнтів теплопровідності (стр. 52)
d2 – товщина другого шару підлоги (наприклад, пінополістирол), м;
λ2 – коефіцієнт теплопровідності другого шару підлоги, Вт/(м*K); за принципом λ1.
dn, λn – якщо є ще шари – за принципом d1 и λ1;
αвн – коефіцієнт тепловіддачі від внутрішнього повітря до підлоги; приймаємо рівним 6.
αнар – коефіцієнт тепловіддачі від підлоги до зовнішнього повітря/грунту. див. нижче
| Під підлогою | α, Вт/(кв.м.*град.C) |
|---|---|
| холодний підвал, з’єднана із зовнішнім повітрям | 17 |
| неопалювані підвали зі світловими прорізами в стінах | 12 |
| неопалювані підвали без світлових прорізів в стінах вище рівня землі, технічні підпілля нижче рівня землі | 6 |
Підлога на грунті
Якщо підлога розташована безпосередньо на грунті, то kпідлоги розраховується за формулою:
,де d – товщина шару, що утеплює, м;
λ – коефіцієнт теплопровідності утеплювального шару, Вт/(м2*град.C);
Rc по зонах шириною 2 м, паралельним зовнішнім стінам, приймаємо рівним 2,1 для 1-ої зони; 4,3 для 2-ої зони; 8,6 для 3-ої зони і 14,2 для площі, що залишилася.
Витрата тепла на нагрів припливного повітря (інфільтрації)
Витрата тепла на нагрів припливного рахується для житлових кімнат, кухні і санвузлів по формулі:
Qi = 0,28 * Ln * ρ * C * (tp – ti) * k,
де Qi – кількості тепла, необхідне для нагрівання інфільтрації, Вт;
Ln – витрата повітря, що видаляється, куб.м./год; приймаємо рівним 3 куб.м./год на кожен кв.м. площі житлового приміщення.
ρ – щільність повітря в приміщенні, кг./куб.м.; приймаємо рівною 1,1
C – питома теплоємність повітря, кДж/(кг*K); приймаємо рівною 1
tp – температура повітря приміщення, град.C;
ti – температура зовнішнього повітря, град.C;
k – коефіцієнт обліку зустрічного теплового потоку в конструкціях. можна прийняти рівним 1
Щоб закласти низькі витрати на тепло ще на етапі проекту, використовувати краще інфрачервоне опалення. При якому, тепловтрати вважаються з урахуванням прямого нагріву предметів і враховується найнижчий градієнт температури 0,2-0,4 С/м. Детальніше про економії на інфрачервоному опаленні, читайте тут “Скільки енергії можна заощадити?“