Aby dowiedzieć się, jaką pojemność powinien mieć sprzęt grzewczy domu prywatnego, konieczne jest określenie całkowitego obciążenia systemu grzewczego, dla którego wykonywane są obliczenia termiczne. W tym artykule nie będziemy mówić o powiększonej metodzie obliczania powierzchni lub kubatury budynku, ale przedstawimy dokładniejszą metodę stosowaną przez projektantów, tylko w uproszczonej formie dla lepszej percepcji. Tak więc na system grzewczy domu spadają 3 rodzaje obciążeń:
- kompensacja strat energii cieplnej przechodzącej przez konstrukcje budowlane (ściany, podłogi, dachy);
- ogrzewanie powietrza potrzebnego do wentylacji pomieszczeń;
- woda grzewcza na potrzeby zaopatrzenia w ciepłą wodę (gdy jest w to zaangażowany kocioł, a nie oddzielny podgrzewacz).
Wyznaczanie strat ciepła przez ogrodzenia zewnętrzne
Na początek przedstawmy wzór z SNiP, który służy do obliczania energii cieplnej traconej przez konstrukcje budowlane oddzielające wnętrze domu od ulicy:
Q = 1 / R x (tv - tn) x S, gdzie:
- Q to zużycie ciepła wychodzącego przez konstrukcję, W;
- R - odporność na przenikanie ciepła przez materiał ogrodzenia, m2 ºС / W;
- S to powierzchnia tej konstrukcji, m2;
- tв to temperatura, która powinna być w domu, ºС;
- tн - średnia temperatura zewnętrzna dla 5 najzimniejszych dni, ºС.
Na przykład. Zgodnie z metodyką kalkulację strat ciepła wykonuje się osobno dla każdego pomieszczenia. W celu uproszczenia zadania proponuje się objęcie budynku całością, zakładając dopuszczalną średnią temperaturę 20-21 ºС.
Powierzchnia dla każdego rodzaju ogrodzenia zewnętrznego jest obliczana osobno, dla której mierzone są okna, drzwi, ściany i podłogi z dachem. Dzieje się tak, ponieważ są wykonane z różnych materiałów o różnej grubości. Tak więc obliczenia będą musiały być wykonane osobno dla wszystkich typów konstrukcji, a następnie zsumowane wyniki. Najniższa temperatura zewnętrzna w Twojej okolicy zamieszkania, prawdopodobnie znasz z praktyki. Ale parametr R będzie musiał zostać obliczony osobno za pomocą wzoru:
R = δ / λ, gdzie:
- λ - współczynnik przewodności cieplnej materiału obudowy, W / (m ºС);
- δ - grubość materiału w metrach.
Notatka. Wartość λ jest wartością referencyjną, nietrudno ją znaleźć w jakiejkolwiek literaturze referencyjnej, a w przypadku okien plastikowych producenci podają ten współczynnik. Poniżej znajduje się tabela ze współczynnikami przewodności cieplnej niektórych materiałów budowlanych, a do obliczeń należy przyjąć wartości eksploatacyjne λ.
Jako przykład obliczmy, ile ciepła zostanie utracone przez 10 m2 ściany z cegły o grubości 250 mm (2 cegły) przy różnicy temperatur na zewnątrz iw domu 45 ºС:
R = 0,25 m / 0,44 W / (m · ºС) = 0,57 m2 ºС / W.
Q = 1 / 0,57 m2 ºC / W x 45 ºC x 10 m2 = 789 W lub 0,79 kW.
Jeżeli ściana składa się z różnych materiałów (materiał konstrukcyjny plus izolacja), to należy je również policzyć osobno według powyższych wzorów, a wyniki należy zsumować. Okna i dach są obliczane w ten sam sposób, ale inaczej jest z podłogami. Pierwszym krokiem jest narysowanie planu budynku i podzielenie go na strefy o szerokości 2 m, jak pokazano na rysunku:
Teraz należy obliczyć powierzchnię każdej strefy i po kolei zastąpić ją w głównej formule. Zamiast parametru R należy przyjąć standardowe wartości dla strefy I, II, III i IV, wskazane w poniższej tabeli. Na koniec obliczeń dodajemy wyniki i otrzymujemy całkowitą utratę ciepła przez podłogi.
Zużycie ogrzewania powietrza wentylacyjnego
Osoby z niewielką wiedzą często nie biorą pod uwagę, że powietrze nawiewane w domu również musi być ogrzane i to obciążenie cieplne spada również na system grzewczy. Zimne powietrze wciąż napływa do domu z zewnątrz, czy nam się to podoba, czy nie, a na jego ogrzanie trzeba wydać energię. Co więcej, w prywatnym domu z reguły powinna funkcjonować pełnoprawna wentylacja nawiewno-wywiewna z naturalnym impulsem. Wymianę powietrza tworzy przeciąg w przewodach wentylacyjnych i kominie kotła.
Zaproponowana w dokumentach regulacyjnych metoda określania obciążenia cieplnego z wentylacji jest dość skomplikowana. Dość dokładne wyniki można uzyskać, jeśli to obciążenie zostanie obliczone zgodnie ze znanym wzorem na podstawie pojemności cieplnej substancji:
Qvent = cmΔt, tutaj:
- Qvent to ilość ciepła potrzebna do ogrzania powietrza nawiewanego, W;
- Δt to różnica temperatur na zewnątrz i wewnątrz domu, ºС;
- m masa mieszanki powietrza pochodzącej z zewnątrz, kg;
- с - pojemność cieplna powietrza, przyjęta jako 0,28 W / (kg ºС).
Trudność w obliczeniu tego typu obciążenia cieplnego polega na prawidłowym określeniu masy ogrzanego powietrza. Trudno zorientować się, ile z niego dostaje się do domu przy naturalnej wentylacji. Dlatego warto odwołać się do norm, ponieważ budynki budowane są według projektów, w których przewidziane są wymagane wymiany powietrza. A normy mówią, że w większości pomieszczeń powietrze powinno być zmieniane raz na godzinę. Następnie bierzemy kubatury wszystkich pomieszczeń i dodajemy do nich stawki zużycia powietrza dla każdej łazienki - 25 m3/h i kuchni gazowej - 100 m3/h.
Aby obliczyć obciążenie cieplne ogrzewania z wentylacji, wynikową objętość powietrza należy przeliczyć na masę, poznając jej gęstość w różnych temperaturach z tabeli:
Załóżmy, że całkowita ilość powietrza nawiewanego wynosi 350 m3/h, temperatura zewnętrzna minus 20 ºС, a temperatura wewnętrzna plus 20 ºС. Wtedy jego masa wyniesie 350 m3 x 1,394 kg / m3 = 488 kg, a obciążenie cieplne systemu grzewczego - Qvent = 0,28 W / (kg ºС) x 488 kg x 40 ºС = 5465,6 W lub 5,5 kW.
Obciążenie cieplne z wody grzewczej do dostarczania ciepłej wody
Aby określić to obciążenie, możesz użyć tego samego prostego wzoru, tylko teraz musisz obliczyć energię cieplną zużytą na podgrzanie wody. Jego pojemność cieplna jest znana i wynosi 4,187 kJ / kg ° С lub 1,16 W / kg ° С. Biorąc pod uwagę, że dla czteroosobowej rodziny wystarczy 100 litrów wody na 1 dzień podgrzanej do 55°C na wszystkie potrzeby, podstawiamy te liczby do wzoru i otrzymujemy:
QHWS = 1,16 W / kg ° С х 100 kg х (55 - 10) ° С = 5220 W lub 5,2 kW ciepła na dzień.
Notatka. Domyślnie przyjmuje się, że 1 litr wody to 1 kg, a temperatura zimnej wody wodociągowej to 10°C.
Jednostką mocy urządzenia jest zawsze 1 godzina, a wynikowe 5,2 kW - doba. Ale nie można tej liczby podzielić przez 24, bo chcemy jak najszybciej uzyskać ciepłą wodę, a do tego kocioł musi mieć rezerwę mocy. Oznacza to, że ten ładunek musi zostać dodany do reszty bez zmian.
Wniosek
Takie obliczenie obciążenia grzewczego domu da o wiele dokładniejsze wyniki niż tradycyjna metoda pod względem powierzchni, chociaż będziesz musiał ciężko pracować. Wynik końcowy należy pomnożyć przez współczynnik bezpieczeństwa - 1,2, a nawet 1,4 i zgodnie z obliczoną wartością wybrać wyposażenie kotła. Inną metodę zagregowanego obliczania obciążeń termicznych zgodnie z normami pokazano na filmie: