Výpočet topného systému soukromého domu: pravidla a příklady výpočtu

Vytápění soukromého domu je nezbytným prvkem pohodlného bydlení. Souhlaste s tím, že k uspořádání topného komplexu je třeba přistupovat opatrně, protože... chyby budou drahé.Ale nikdy jste takové výpočty neprováděli a nevíte, jak je správně provést?

Pomůžeme vám - v našem článku se podrobně podíváme na to, jak vypočítat topný systém soukromého domu, aby efektivně doplňoval tepelné ztráty během zimních měsíců.

Uvedeme konkrétní příklady, které doplníme článek vizuálními fotografiemi a užitečnými video tipy, stejně jako příslušné tabulky s ukazateli a koeficienty nezbytnými pro výpočty.

Tepelné ztráty soukromého domu

Budova ztrácí teplo v důsledku rozdílu teplot vzduchu uvnitř a vně domu. Čím větší je plocha obálky budovy (okna, střecha, stěny, základy), tím vyšší jsou tepelné ztráty.

Taky ztráta tepelné energie spojené s materiály obvodových konstrukcí a jejich rozměry. Například tepelné ztráty tenkými stěnami jsou větší než silnými stěnami.

Efektivní výpočet vytápění pro soukromý dům musí vzít v úvahu materiály použité při stavbě obvodových konstrukcí.

Například při stejné tloušťce stěn ze dřeva a cihel vedou teplo s různou intenzitou - tepelné ztráty dřevěnými konstrukcemi jsou pomalejší. Některé materiály propouštějí teplo lépe (kov, cihla, beton), jiné hůře (dřevo, minerální vlna, pěnový polystyren).

Atmosféra uvnitř obytného domu nepřímo souvisí s vnějším ovzduším. Stěny, okenní a dveřní otvory, střecha a základy v zimě přenášejí teplo z domu ven a na oplátku dodávají chlad. Tvoří 70-90 % celkových tepelných ztrát chaty.

Stěny, střecha, okna a dveře – vše umožňuje únik tepla v zimě. Termokamera jasně ukáže úniky tepla

K neustálým únikům tepelné energie v topné sezóně dochází také větráním a kanalizací.

Při výpočtu tepelné ztráty individuální bytové výstavby se s tímto údajem většinou nepočítá. Ale zahrnout tepelné ztráty kanalizací a ventilačními systémy do celkového tepelného výpočtu domu je stále správné rozhodnutí.

Dobře navržený zateplovací systém dokáže výrazně snížit úniky tepla procházejícími stavebními konstrukcemi a dveřními/okenními otvory.

Není možné vypočítat autonomní topný okruh venkovského domu bez posouzení tepelných ztrát jeho obklopujících konstrukcí. Přesněji to nepůjde určit výkon topného kotle, dostačující k vytápění chaty v těch nejkrutějších mrazech.

Analýza skutečné spotřeby tepelné energie stěnami nám umožní porovnat náklady na kotelní zařízení a palivo s náklady na zateplení obvodových konstrukcí.

Vždyť čím je dům energeticky efektivnější, tzn. Čím méně tepelné energie ztrácí během zimních měsíců, tím nižší jsou náklady na nákup paliva.

Pro správný výpočet topného systému budete potřebovat součinitel tepelné vodivosti běžné stavební materiály.

Tabulka součinitelů tepelné vodivosti různých stavebních materiálů nejčastěji používaných ve stavebnictví

Výpočet tepelných ztrát stěnami

Na příkladu klasické dvoupatrové chaty vypočítáme tepelné ztráty jejími stěnovými konstrukcemi.

Počáteční údaje:

• čtvercová „krabice“ s fasádními stěnami 12 m širokými a 7 m vysokými;
• Ve stěnách je 16 otvorů, každá plocha má 2,5 m²;
• materiál fasádních stěn – plná keramická cihla;
• tloušťka stěny – 2 cihly.

Dále spočítáme skupinu ukazatelů, které tvoří celkovou hodnotu tepelných ztrát stěnami.

Index odporu prostupu tepla

Chcete-li zjistit index odporu prostupu tepla pro fasádní stěnu, musíte vydělit tloušťku materiálu stěny jeho koeficientem tepelné vodivosti.

U řady konstrukčních materiálů jsou údaje o součiniteli tepelné vodivosti uvedeny na obrázcích výše a níže.

Pro přesné výpočty budete potřebovat součinitel tepelné vodivosti tepelně izolačních materiálů uvedený v tabulce používané ve stavebnictví

Naše podmíněná stěna je postavena z keramických plných cihel, jejichž součinitel tepelné vodivosti je 0,56 W/m^ÓC. Její tloušťka s přihlédnutím ke zdivu na centrálním podlaží je 0,51 m. Vydělením tloušťky stěny součinitelem tepelné vodivosti cihly získáme odpor stěny prostupem tepla:

0,51 : 0,56 = 0,91 W/m^2×oS

Výsledek dělení zaokrouhlíme na dvě desetinná místa, přesnější údaje o odporu prostupu tepla nejsou potřeba.

Oblast vnější stěny

Protože je příkladem čtvercová budova, je plocha jejích stěn určena vynásobením šířky výškou jedné stěny a poté počtem vnějších stěn:

12 7 4 = 336 m²

Známe tedy plochu fasádních stěn. Ale co okenní a dveřní otvory, které dohromady zabírají 40 m2 (2,5 16 = 40 m²) fasádní stěna, je třeba s nimi počítat?

Ostatně, jak správně počítat autonomní vytápění v dřevěném domě bez zohlednění odporu prostupu tepla okenních a dveřních konstrukcí.

Součinitel tepelné vodivosti tepelně izolačních materiálů používaných pro izolaci nosných stěn

Pokud potřebujete vypočítat tepelné ztráty velké budovy nebo teplého domu (energeticky efektivní) - ano, zohlednění součinitelů prostupu tepla okenních rámů a vstupních dveří při výpočtu bude správné.

U nízkopodlažních budov individuální bytové výstavby postavené z tradičních materiálů však lze dveřní a okenní otvory zanedbat. Tito. neodečítat jejich plochu od celkové plochy fasádních stěn.

Obecné tepelné ztráty ze stěn

Tepelnou ztrátu stěny na metr čtvereční zjistíme, když se teplota vzduchu uvnitř a vně domu liší o jeden stupeň.

Chcete-li to provést, vydělte jednotku odporem přenosu tepla stěny, vypočítaným dříve:

1: 0,91 = 1,09 W/m²·^ÓS

Se znalostí tepelných ztrát na metr čtvereční obvodu vnějších stěn je možné určit tepelné ztráty při určitých venkovních teplotách.

Pokud je například teplota v chatě +20 ^ÓC a venku je -17 ^ÓC, rozdíl teplot bude 20+17=37 ^ÓC. V takové situaci bude celková tepelná ztráta ze stěn našeho podmíněného domu:

0,91 336 37 = 11 313 W,

Kde: 0,91 - odpor prostupu tepla na metr čtvereční stěny; 336 - plocha fasádních stěn; 37 - teplotní rozdíl mezi atmosférou místnosti a ulice.

Součinitel tepelné vodivosti tepelně izolačních materiálů používaných pro izolaci podlahy/stěny, suché podlahové potěry a vyrovnání stěn

Výslednou hodnotu tepelných ztrát přepočítejme na kilowatthodiny, jsou pohodlnější pro vnímání a následné výpočty výkonu otopné soustavy.

Tepelné ztráty stěnami v kilowatthodinách

Nejprve zjistíme, kolik tepelné energie projde stěnami za jednu hodinu při rozdílu teplot 37 ^ÓS.

Připomínáme, že výpočet se provádí pro dům se strukturálními charakteristikami podmíněně vybranými pro demonstrační výpočty:

11313 · 1 : 1000 = 11,313 kWh,

Kde: 11313 je množství dříve získaných tepelných ztrát; 1 hodina; 1000 je počet wattů v kilowattu.

Součinitel tepelné vodivosti stavebních materiálů používaných pro izolaci stěn a stropů

Chcete-li vypočítat tepelné ztráty za den, vynásobte výslednou tepelnou ztrátu za hodinu 24 hodinami:

11,313 24 = 271,512 kWh

Pro přehlednost zjistíme ztráty tepelné energie za celou topnou sezónu:

7 30 271,512 = 57017,52 kWh,

Kde: 7 je počet měsíců v topné sezóně; 30 - počet dní v měsíci; 271,512 - denní tepelné ztráty stěn.

Odhadovaná tepelná ztráta domu s charakteristikami výše vybraných obvodových konstrukcí tedy bude 57 017,52 kWh za sedm měsíců topné sezóny.

S přihlédnutím k vlivu větrání v soukromém domě

Jako příklad spočítáme tepelné ztráty větráním během topné sezóny pro klasickou chatu čtvercového tvaru se stěnou 12 metrů širokou a 7 metrů vysokou.

Bez zohlednění nábytku a vnitřních stěn bude vnitřní objem atmosféry v této budově:

12 12 7 = 1008 m³

Při teplotě vzduchu +20 ^ÓC (norma během topné sezóny), jeho hustota je 1,2047 kg/m³a měrná tepelná kapacita je 1,005 kJ/(kg·^ÓS).

Vypočítejme hmotnost atmosféry v domě:

1008 · 1,2047 = 1214,34 kg,

Kde: 1008 je objem domácí atmosféry; 1,2047 - hustota vzduchu při t +20 ^ÓS .

Tabulka s hodnotou součinitele tepelné vodivosti materiálů, která může být požadována při přesných výpočtech

Předpokládejme pětinásobnou změnu objemu vzduchu v prostorách domu. Všimněte si, že přesné požadavek na objem dodávky čerstvý vzduch závisí na počtu obyvatel chaty.

S průměrným teplotním rozdílem mezi domem a ulicí během topné sezóny rovný 27 ^ÓC (20 ^ÓZ domova, -7 ^ÓZ vnější atmosféry) je k ohřevu studeného přiváděného vzduchu za den zapotřebí následující tepelná energie:

5 27 1214,34 1,005 = 164755,58 kJ,

Kde: 5 je počet výměn vzduchu v interiéru; 27 - teplotní rozdíl mezi atmosférou místnosti a ulice; 1214,34 - hustota vzduchu při t +20 ^ÓS; 1,005 je měrná tepelná kapacita vzduchu.

Převedeme kilojouly na kilowatthodiny vydělením hodnoty počtem kilojoulů v jedné kilowatthodině (3600):

164755,58 : 3600 = 45,76 kWh

Po zjištění nákladů na tepelnou energii na ohřev vzduchu v domě při jeho pětinásobné výměně nuceným větráním můžeme vypočítat tepelné ztráty „vzduchu“ za sedmiměsíční topnou sezónu:

7 30 45,76 = 9609,6 kWh,

Kde: 7 je počet „vytápěných“ měsíců; 30 je průměrný počet dní v měsíci; 45,76 - denní spotřeba tepelné energie na ohřev přiváděného vzduchu.

Spotřeba energie na ventilaci (infiltraci) je nevyhnutelná, protože aktualizace vzduchu v prostorách chaty je životně důležitá.

Potřeby vytápění měnící se vzdušné atmosféry v domě je nutné spočítat, sečíst s tepelnými ztrátami obálkou budovy a zohlednit při výběru topného kotle. Existuje ještě jeden druh spotřeby tepelné energie, poslední je tepelná ztráta kanalizace.

Spotřeba energie na přípravu TUV

Pokud v teplých měsících teče studená voda z kohoutku do chaty, pak je během topné sezóny ledová, s teplotou ne vyšší než +5 ^ÓC. Koupání, mytí nádobí a praní prádla není možné bez ohřevu vody.

Voda shromážděná v nádržce toalety přichází přes stěny do kontaktu s domácí atmosférou a odebírá teplo. Co se stane s vodou, která se ohřívá spalováním nesvobodného paliva a vynakládá se na domácí potřeby? Vylévá se do kanalizace.

Dvouokruhový kotel s nepřímotopným kotlem, který se používá jak pro ohřev chladicí kapaliny, tak pro dodávku teplé vody do okruhu, který je k tomu konstruován

Podívejme se na příklad. Řekněme, že tříčlenná rodina používá 17 m³ voda měsíčně. 1000 kg/m³ je hustota vody a 4,183 kJ/kg^ÓC je jeho měrná tepelná kapacita.

Průměrná teplota ohřevu vody určené pro domácí potřebu nechť je +40 ^ÓC. V souladu s tím rozdíl v průměrné teplotě mezi studenou vodou vstupující do domu (+5 ^ÓC) a topí v kotli (+30 ^ÓC) Ukázalo se, že 25 ^ÓS.

Pro výpočet tepelných ztrát kanalizace uvažujeme:

17 1000 25 4,183 = 1777775 kJ,

Kde: 17 je měsíční objem spotřeby vody; 1000 je hustota vody; 25 - teplotní rozdíl mezi studenou a ohřátou vodou; 4.183 - měrná tepelná kapacita vody;

Chcete-li převést kilojouly na srozumitelnější kilowatthodiny:

1777775 : 3600 = 493,82 kWh

Během sedmiměsíčního období topné sezóny jde tedy do kanalizace tepelná energie v množství:

493,82 7 = 3456,74 kWh

Spotřeba tepelné energie na ohřev vody pro hygienické potřeby je malá ve srovnání s tepelnými ztrátami stěnami a větráním. To jsou ale také náklady na energie, které zatěžují topný kotel nebo kotel a způsobují spotřebu paliva.

Výpočet výkonu topného kotle

Kotel jako součást topného systému je navržen tak, aby kompenzoval tepelné ztráty objektu. A také v případě dvouokruhový systém nebo při vybavení kotle nepřímotopným kotlem na ohřev vody pro hygienické potřeby.

Výpočtem denních tepelných ztrát a spotřeby teplé vody „do kanalizace“ můžete přesně určit požadovaný výkon kotle pro chatu v určité oblasti a vlastnosti přilehlých konstrukcí.

Jednookruhový kotel ohřívá pouze chladicí kapalinu pro topný systém

Pro stanovení výkonu topného kotle je nutné spočítat náklady na tepelnou energii domu přes fasádní stěny a na ohřev měnící se vzdušné atmosféry interiéru.

Jsou požadovány údaje o tepelných ztrátách v kilowatthodinách za den – v případě běžného domu, počítáno jako příklad, je to:

271,512 + 45,76 = 317,272 kWh,

Kde: 271,512 - denní tepelné ztráty z vnějších stěn; 45,76 - denní tepelná ztráta pro ohřev přiváděného vzduchu.

Požadovaný topný výkon kotle tedy bude:

317,272: 24 (hodiny) = 13,22 kW

Takový kotel však bude pod neustále vysokou zátěží, čímž se sníží jeho životnost. A ve zvláště mrazivých dnech nebude konstrukční výkon kotle stačit, protože s vysokým teplotním rozdílem mezi atmosférou místnosti a ulice se tepelné ztráty budovy prudce zvýší.

Proto vybrat kotel podle průměrné kalkulace nákladů na tepelnou energii se to nevyplatí - velké mrazy nemusí zvládnout.

Bylo by racionální zvýšit požadovaný výkon kotlového zařízení o 20%:

13,22 · 0,2 + 13,22 = 15,86 kW

Pro výpočet potřebného výkonu druhého okruhu kotle, který ohřívá vodu na mytí nádobí, koupání atd., je potřeba vydělit měsíční spotřebu tepla tepelných ztrát „kanalizace“ počtem dní v měsíci a 24 hodinami :

493,82:30:24 = 0,68 kW

Na základě výpočtů je optimální výkon kotle pro ukázkovou chatu 15,86 kW pro topný okruh a 0,68 kW pro topný okruh.

Výběr topných radiátorů

Tradičně výkon topných radiátorů Doporučuje se volit podle plochy vytápěné místnosti a s 15-20% nadhodnocením potřeby energie pro každý případ.

Na příkladu se podívejme, jak správná je metodika výběru radiátoru „plocha 10 m2 - 1,2 kW“.

Tepelný výkon otopných těles závisí na způsobu jejich připojení, který je nutné vzít v úvahu při výpočtu otopné soustavy

Výchozí údaje: rohová místnost v 1. patře dvoupodlažního domu individuální bytové výstavby; vnější stěna z dvouřadých keramických cihel; šířka místnosti 3 m, délka 4 m, výška stropu 3 m.

Pomocí zjednodušeného schématu výběru se navrhuje vypočítat plochu místnosti, uvažujeme:

3 (šířka) 4 (délka) = 12 m²

Tito. požadovaný výkon topného radiátoru s 20% nárůstem je 14,4 kW. Nyní spočítejme výkonové parametry radiátoru na základě tepelných ztrát místnosti.

Ve skutečnosti plocha místnosti ovlivňuje ztrátu tepelné energie méně než plocha jejích stěn, obrácených na jednu stranu mimo budovu (fasáda).

Proto přesně vypočítáme plochu „uličních“ stěn přítomných v místnosti:

3 (šířka) 3 (výška) + 4 (délka) 3 (výška) = 21 m²

Když známe plochu stěn, které přenášejí teplo „na ulici“, vypočítáme tepelné ztráty, pokud se teploty v místnosti a na ulici liší o 30^Ó (v domě +18 ^ÓC, venku -12 ^ÓC) a okamžitě v kilowatthodinách:

0,91 21 30: 1000 = 0,57 kW,

Kde: 0,91 - odpor prostupu tepla m2 stěn místnosti směřujících „ven“; 21 - plocha „uličních“ zdí; 30 - teplotní rozdíl uvnitř a vně domu; 1000 je počet wattů v kilowattu.

Podle stavebních norem jsou topná zařízení umístěna v oblastech s maximálními tepelnými ztrátami.Například radiátory jsou instalovány pod okenními otvory, teplovzdušné pistole jsou instalovány nad vchodem do domu. V rohových místnostech jsou baterie instalovány na prázdné stěny vystavené maximálnímu vystavení větru.

Ukazuje se, že pro kompenzaci tepelných ztrát přes fasádní stěny této konstrukce, při 30^Ó Vzhledem k rozdílu teplot v domě a venku stačí vytápění o kapacitě 0,57 kWh. Zvyšme potřebný výkon o 20, klidně i 30 % – dostaneme 0,74 kWh.

Skutečné požadavky na topný výkon tak mohou být výrazně nižší než obchodní schéma „1,2 kW na metr čtvereční plochy místnosti“.

Navíc správný výpočet požadovaného výkonu topných radiátorů sníží objem chladicí kapaliny v topném systému, což sníží zatížení kotle a náklady na palivo.

Závěry a užitečné video k tématu

Kam jde teplo z domu - odpovědi poskytuje vizuální video:

Video pojednává o postupu výpočtu tepelné ztráty domu obvodovým pláštěm budovy. Znáte-li tepelné ztráty, můžete přesně vypočítat výkon topného systému:

Podrobné video o zásadách výběru výkonových charakteristik topného kotle naleznete níže:

Výroba tepla každým rokem zdražuje – ceny paliva rostou. A tepla je vždy málo. Není možné být lhostejný k energetické spotřebě chaty - je zcela nerentabilní.

Jednak každá nová topná sezóna stojí majitele domu víc a víc. Na druhou stranu izolace stěn, základů a střechy venkovského domu stojí dobré peníze. Čím méně tepla však z budovy odejde, tím levnější bude její vytápění.

Uchování tepla v prostorách domu je hlavním úkolem topného systému v zimních měsících.Volba výkonu topného kotle závisí na stavu domu a kvalitě izolace jeho obvodových konstrukcí. Princip „kilowattů na 10 metrů čtverečních plochy“ funguje v chatě v průměrném stavu fasád, střechy a základů.

Spočítali jste si systém vytápění pro váš dům sami? Nebo jste si všimli nesrovnalosti ve výpočtech uvedených v článku? Podělte se o své praktické zkušenosti nebo množství teoretických znalostí zanecháním komentáře v bloku pod tímto článkem.