Privataus namo šildymo sistemos skaičiavimas: taisyklės ir skaičiavimo pavyzdžiai

Privataus namo šildymas – būtinas komfortiško būsto elementas. Sutikite, kad šildymo komplekso įrengimui reikia žiūrėti atidžiai, nes klaidos kainuos nemažai. Bet Jūs niekada nesusidūrėte su tokiais skaičiavimais ir nežinote, kaip juos teisingai atlikti?

Mes padėsime Jums – mūsų straipsnyje išsamiai apžvelgsime, kaip atliekamas privataus namo šildymo sistemos skaičiavimas, siekiant efektyviai kompensuoti šilumos nuostolius žiemos mėnesiais.

Pateiksime konkrečius pavyzdžius, papildydami straipsnio medžiagą vaizdingomis nuotraukomis ir naudingais vaizdo patarimais, taip pat aktualiomis lentelėmis su rodikliais ir koeficientais, reikalingais skaičiavimams.

Privataus namo šilumos nuostoliai

Pastatas praranda šilumą dėl oro temperatūros skirtumo namo viduje ir lauke. Šilumos nuostoliai yra tuo didesni, kuo didesnis pastato atitvarų (langų, stogo, sienų, pamatų) plotas.

Taip pat šiluminės energijos nuostoliai yra susiję su atitvarų medžiagomis ir jų matmenimis. Pavyzdžiui, plonų sienų šilumos nuostoliai yra didesni nei storų.

Efektyvus šildymo skaičiavimas privačiam namui būtinai įvertina medžiagas, naudotas atitvarinių konstrukcijų statyboje.

Pavyzdžiui, esant vienodam sienos storiui, medinė ir mūrinė siena šilumą praleidžia skirtingu intensyvumu – šilumos nuostoliai per medines konstrukcijas vyksta lėčiau. Vienos medžiagos šilumą praleidžia geriau (metalas, plyta, betonas), kitos – blogiau (mediena, mineralinė vata, putų polistirenas).

Gyvenamojo pastato vidaus atmosfera yra netiesiogiai susijusi su išorine oro aplinka. Sienos, langų ir durų angos, stogas ir pamatai žiemą perduoda šilumą iš namo į lauką, vietoje to įnešdami šaltį. Jiems tenka 70–90% visų kotedžo šilumos nuostolių.

Sienos, stogas, langai ir durys – visa tai žiemą praleidžia šilumą į lauką. Termovizorius aiškiai parodys šilumos nutekėjimus.

Pastovus šiluminės energijos nutekėjimas per šildymo sezoną taip pat vyksta per vėdinimą ir kanalizaciją.

Skaičiuojant individualaus gyvenamojo namo šilumos nuostolius šie duomenys paprastai neįtraukiami. Tačiau šilumos nuostolių per kanalizacijos ir vėdinimo sistemas įtraukimas į bendrą namo šiluminį skaičiavimą vis dėlto yra teisingas sprendimas.

Žymiai sumažinti šilumos nutekėjimus, vykstančius per statybines konstrukcijas, durų/langų angas, gali tinkamai įrengta šilumos izoliacijos sistema.

Atlikti autonominio kaimo namo šildymo kontūro skaičiavimą neįvertinus jo atitvarinių konstrukcijų šilumos nuostolių neįmanoma. Tiksliau, nepavyks nustatyti šildymo katilo galios, pakankamos kotedžui šildyti per pačius didžiausius šalčius.

Realių šiluminės energijos sąnaudų per sienas analizė leis palyginti išlaidas katilinės įrangai ir kurui su išlaidomis atitvarinių konstrukcijų šilumos izoliacijai.

Juk kuo namas yra energiškai efektyvesnis, t. y. kuo mažiau šiluminės energijos jis praranda žiemos mėnesiais, tuo mažesnės išlaidos kurui įsigyti.

Norint tinkamai apskaičiuoti šildymo sistemą, reikės šilumos laidumo koeficiento paplitusių statybinių medžiagų.

Įvairių statybinių medžiagų, dažniausiai naudojamų statyboje, šilumos laidumo koeficiento verčių lentelė

Šilumos nuostolių per sienas skaičiavimas

Sąlyginio dviejų aukštų kotedžo pavyzdžiu paskaičiuosime šilumos nuostolius per jo sienų konstrukcijas.

Pradiniai duomenys:

• kvadratinė „dėžė“ su fasado sienomis, kurių plotis 12 m, o aukštis 7 m;
• sienose yra 16 angų, kurių kiekvienos plotas 2,5 m²;
• fasado sienų medžiaga – vientisa keraminė plyta;
• sienos storis – 2 plytos.

Toliau apskaičiuosime rodiklių grupę, iš kurių susideda bendra šilumos nuostolių per sienas vertė.

Šilumos perdavimo varžos rodiklis

Norint išsiaiškinti fasado sienos šilumos perdavimo varžos rodiklį, reikia padalinti sienos medžiagos storį iš jos šilumos laidumo koeficiento.

Daugelio konstrukcinių medžiagų šilumos laidumo koeficiento duomenys pateikti aukščiau ir žemiau esančiuose paveikslėliuose.

Tiksliems skaičiavimams reikės lentelėje nurodytų statyboje naudojamų šilumos izoliacijos medžiagų šilumos laidumo koeficiento.

Mūsų sąlyginė siena yra pastatyta iš keraminės pilnavidurės plytos, kurios šilumos laidumo koeficientas – 0,56 W/(m·°C). Jos storis, įskaitant mūrijimą ant CPS, yra 0,51 m. Padalinę sienos storį iš plytos šilumos laidumo koeficiento, gauname sienos šilumos perdavimo varžą:

0,51 : 0,56 = 0,91 W/m^2×°C

Dalybos rezultatą suapvaliname iki dviejų skaitmenų po kablelio; tikslesnių šilumos perdavimo varžos duomenų nereikia.

Išorinių sienų plotas

Kadangi pavyzdžiu pasirinktas kvadratinis pastatas, jo sienų plotas nustatomas padauginus vienos sienos plotį iš aukščio, o paskui iš išorinių sienų skaičiaus:

12 · 7 · 4 = 336 m²²

Taigi, mums žinomas fasado sienų plotas. O kaip langų ir durų angos, užimančios kartu 40 m² (2,5·16=40 m²) fasado sienos ploto, ar reikia į jas atsižvelgti?

Iš tiesų, kaip teisingai apskaičiuoti autonomišką šildymą mediniame name neatsižvelgiant į langų ir durų konstrukcijų šilumos perdavimo varžą.

Šilumos laidumo koeficientas šilumos izoliacijos medžiagų, naudojamų laikančiųjų sienų šiltinimui

Jei reikia apskaičiuoti didelio ploto pastato ar šilto (energiškai efektyvaus) namo šilumos nuostolius – taip, langų rėmų ir įėjimo durų šilumos perdavimo koeficientų įvertinimas skaičiuojant bus teisingas.

Tačiau mažaaukščiams IŽS pastatams, statomiems iš tradicinių medžiagų, durų ir langų angas galima ignoruoti. T.y. neatimti jų ploto iš bendro fasado sienų ploto.

Bendrieji sienų šilumos nuostoliai

Išsiaiškiname sienos šilumos nuostolius vienam kvadratiniam metrui, esant vieno laipsnio oro temperatūros skirtumui namo viduje ir lauke.

Tam padaliname vienetą iš anksčiau apskaičiuotos sienos šilumos perdavimo varžos:

1 : 0,91 = 1,09 W/m²·^°C

Žinant šilumos nuostolius vienam išorinių sienų perimetro kvadratiniam metrui, galima nustatyti šilumos nuostolius esant konkrečioms lauko temperatūroms.

Pavyzdžiui, jei kotedžo patalpose temperatūra +20 ^°C, o lauke -17 ^°C, temperatūrų skirtumas bus 20+17=37 ^°C. Tokioje situacijoje bendrieji sienų šilumos nuostoliai mūsų sąlyginio namo bus:

0,91 · 336 · 37 = 11313 W,

Kur: 0,91 – sienos kvadratinio metro šilumos perdavimo varža; 336 – fasado sienų plotas; 37 – kambario ir lauko atmosferos temperatūrų skirtumas.

Šilumos izoliacinių medžiagų, naudojamų grindų/sienų šiltinimui, sausų grindų lygintuvui ir sienų išlyginimui, šilumos laidumo koeficientas

Perskaičiuokime gautą šilumos nuostolių vertę į kilovatvalandes, nes taip patogiau suvokti ir atlikti tolesnius šildymo sistemos galios skaičiavimus.

Sienų šilumos nuostoliai kilovatvalandėmis

Pirmiausia išsiaiškinkime, kiek šiluminės energijos per sienas išeis per vieną valandą, esant 37 ^°C temperatūrų skirtumui.

Primename, kad skaičiavimas atliekamas namui, turinčiam konstrukcines charakteristikas, sąlyginai parinktas demonstraciniams skaičiavimams:

11313 · 1 : 1000 = 11,313 kWh,

Kur: 11313 – anksčiau gauta šilumos nuostolių vertė; 1 – valanda; 1000 – vatų skaičius kilovate.

Statybinių medžiagų, naudojamų sienų ir perdangų šiltinimui, šilumos laidumo koeficientas

Norėdami apskaičiuoti šilumos nuostolius per parą, gautą šilumos nuostolių per valandą vertę padauginame iš 24 valandų:

11,313 · 24 = 271,512 kWh

Aiškumo dėlei išsiaiškinkime šiluminės energijos nuostolius per visą šildymo sezoną:

7 · 30 · 271,512 = 57017,52 kWh,

Kur: 7 – mėnesių skaičius šildymo sezone; 30 – dienų skaičius mėnesyje; 271,512 – paros sienų šilumos nuostoliai.

Taigi, skaičiuotiniai namo, turinčio aukščiau parinktas atitvarinių konstrukcijų charakteristikas, šilumos nuostoliai sudarys 57017,52 kWh per septynis šildymo sezono mėnesius.

Privataus namo vėdinimo įtakos įvertinimas

Vėdinimo šilumos nuostolių šildymo sezono metu skaičiavimą kaip pavyzdį atliksime sąlyginiam kvadratinės formos kotedžui, su 12 metrų pločio ir 7 metrų aukščio siena.

Neįskaitant baldų ir vidinių sienų, vidinis atmosferos tūris šiame pastate bus:

12 · 12 · 7 = 1008 m³

Esant +20 ^°C oro temperatūrai (norma šildymo sezone), jo tankis yra 1,2047 kg/m³, o savitoji šiluminė talpa 1,005 kJ/(kg·^°C).

Apskaičiuokime atmosferos masę name:

1008 · 1,2047 = 1214,34 kg,

Kur: 1008 – namų atmosferos tūris; 1,2047 – oro tankis esant t +20 ^°C.

Lentelė su medžiagų, kurios gali prireikti atliekant tikslius skaičiavimus, šilumos laidumo koeficiento reikšme

Tarkime, penkiskartį oro tūrio keitimąsi namo patalpose. Pažymime, kad tikslus šviežio oro įtekančio tūrio poreikis priklauso nuo kotedžo gyventojų skaičiaus.

Esant vidutiniam temperatūrų skirtumui tarp namo ir lauko šildymo sezono metu, lygiam 27 ^oC (20 ^oC namo vidaus, -7 ^oC išorės atmosferos), per parą šalto įtekančio oro šildymui prireiks šiluminės energijos:

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

Kur: 5 – oro keitimųsi skaičius patalpose; 27 – kambario ir lauko atmosferos temperatūrų skirtumas; 1214,34 – oro tankis esant t +20 ^oC; 1,005 – savitoji oro šiluminė talpa.

Kilodžaulius paverskime kilovatvalandėmis, padaliję reikšmę iš kilodžaulių kiekio vienoje kilovatvalandėje (3600):

164755,58 : 3600 = 45,76 kWh

Išsiaiškinus šiluminės energijos sąnaudas oro šildymui name esant penkiskartiniam jo keitimuisi per įtekančią ventiliaciją, galima apskaičiuoti „oro“ šilumos nuostolius per septynių mėnesių šildymo sezoną:

7 · 30 · 45,76 = 9609,6 kWh,

Kur: 7 – „šildomų“ mėnesių skaičius; 30 – vidutinis dienų skaičius per mėnesį; 45,76 – paros šiluminės energijos sąnaudos įtekančio oro šildymui.

Vėdinimo (infiltracijos) energijos sąnaudos yra neišvengiamos, nes oro atnaujinimas kotedžo patalpose yra gyvybiškai būtinas.

Keičiamos oro atmosferos šildymo poreikius name reikia apskaičiuoti, sumuoti su šilumos nuostoliais per atitvarines konstrukcijas ir į juos atsižvelgti renkantis šildymo katilą. Yra dar viena šiluminės energijos sąnaudų rūšis, paskutinė – kanalizacijos šilumos nuostoliai.

Energijos sąnaudos karšto vandens ruošimui

Jei šiltaisiais mėnesiais iš čiaupo į kotedžą teka šaltas vanduo, tai šildymo sezono metu jis būna ledinis, ne aukštesnės kaip +5 ^oC temperatūros. Maudymasis, indų plovimas ir skalbimas neįmanomi be vandens šildymo.

Į tualeto bakelį pripildomas vanduo per sieneles liečiasi su namų atmosfera, atimdamas šiek tiek šilumos. Kas nutinka vandeniui, pašildytam deginant ne nemokamą kurą ir išleistam buitinėms reikmėms? Jis nuleidžiamas į kanalizaciją.

Dviejų kontūrų katilas su netiesioginio šildymo boileriu, naudojamas tiek šilumnešio šildymui, tiek karšto vandens tiekimui į jam įrengtą kontūrą

Panagrinėkime pavyzdžiu. Trijų asmenų šeima, tarkime, per mėnesį sunaudoja 17 m³ vandens. 1000 kg/m³ – vandens tankis, o 4,183 kJ/kg·^oC – jo savitoji šiluminė talpa.

Vidutinė buitiniams poreikiams skirto vandens šildymo temperatūra tebūnie +40 ^oC. Atitinkamai, vidutinės temperatūros skirtumas tarp į namą patenkančio šalto vandens (+5 ^oC) ir šildytuvo pašildyto vandens (+30 ^oC) yra 25 ^oC.

Kanalizacijos šilumos nuostoliams apskaičiuoti skaičiuojame:

17 · 1000 · 25 · 4,183 = 1777775 kJ,

Kur: 17 – mėnesinis vandens suvartojimo tūris; 1000 – vandens tankis; 25 – šalto ir šildomo vandens temperatūrų skirtumas; 4,183 – savitoji vandens šiluminė talpa;

Kilodžauliams perskaičiuoti į suprantamesnes kilovatvalandes:

1777775 : 3600 = 493,82 kWh

Taigi, per septynių mėnesių šildymo sezono laikotarpį į kanalizaciją išeina šiluminės energijos kiekis:

493,82 · 7 = 3456,74 kWh

Šiluminės energijos sąnaudos vandens šildymui higienos reikmėms yra nedidelės, palyginti su šilumos nuostoliais per sienas ir vėdinimą. Bet tai taip pat yra energijos sąnaudos, apkraunančios šildymo katilą ar šildytuvą ir sukeliančios degalų sąnaudas.

Šildymo katilo galios skaičiavimas

Katilas šildymo sistemoje skirtas pastato šilumos nuostoliams kompensuoti. Taip pat, esant dvigubos grandinės sistemai arba kai katilas aprūpintas netiesioginio šildymo šildytuvu, vandens šildymui higienos reikmėms.

Apskaičiavus paros šilumos nuostolius ir šilto vandens sąnaudas „į kanalizaciją“, galima tiksliai nustatyti reikiamą katilo galingumą tam tikro ploto ir atitvarų charakteristikų kotedžui.

Vienos grandinės katilas šildo tik šilumnešį šildymo sistemai

Norint nustatyti šildymo katilo galingumą, reikia apskaičiuoti namo šiluminės energijos sąnaudas per fasadines sienas ir keičiamos vidaus patalpų oro atmosferos šildymui.

Reikalingi duomenys apie šilumos nuostolius kilovatvalandėmis per parą – sąlyginio namo, pavyzdžiui, apskaičiuoto, atveju tai yra:

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

Kur: 271,512 – paros šilumos nuostoliai per išorines sienas; 45,76 – paros šilumos nuostoliai tiekiamo oro šildymui.

Atitinkamai, reikalinga šildymo katilo galia bus:

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

Tačiau toks katilas bus nuolat veikiamas didelės apkrovos, mažinančios jo tarnavimo laiką. O ypač šaltomis dienomis apskaičiuotos katilo galios nepakaks, nes esant dideliam temperatūrų skirtumui tarp kambario ir lauko atmosferų, smarkiai padidės pastato šilumos nuostoliai.

Todėl rinktis katilą pagal vidutinį šiluminės energijos sąnaudų skaičiavimą neverta – jis su stipriais šalčiais gali ir nesusidoroti.

Racionalu padidinti reikiamą katilo įrangos galią 20%:

13,22 · 0,2 + 13,22 = 15,86 kW

Norint apskaičiuoti reikiamą antrosios katilo grandinės galią, kuri šildo vandenį indų plovimui, maudymuisi ir pan., reikia padalyti mėnesinį šilumos suvartojimą iš „kanalizacinių“ šilumos nuostolių iš dienų skaičiaus per mėnesį ir iš 24 valandų:

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

Remiantis skaičiavimais, optimali katilo galia pavyzdiniam kotedžui yra 15,86 kW šildymo kontūrui ir 0,68 kW vandens šildymo kontūrui.

Šildymo radiatorių parinkimas

Tradiciškai šildymo radiatoriaus galią rekomenduojama parinkti pagal šildomo kambario plotą, be to, su 15–20 % galios poreikių padidinimu kiekvienam atvejui.

Pavyzdžiu panagrinėkime, kiek teisinga radiatoriaus parinkimo metodika „10 m2 ploto – 1,2 kW“.

Radiatorių šiluminė galia priklauso nuo jų prijungimo būdo, į tai būtina atsižvelgti atliekant šildymo sistemos skaičiavimus.

Pradiniai duomenys: kampinis kambarys pirmame dviejų aukštų individualaus gyvenamojo namo lygyje; išorinė siena iš dviejų eilių keraminės plytos mūro; kambario plotis 3 m, ilgis 4 m, lubų aukštis 3 m.

Pagal supaprastintą parinkimo schemą siūloma apskaičiuoti patalpos plotą, skaičiuojame:

3 (plotis) · 4 (ilgis) = 12 m²

Tai yra, reikalinga šildymo radiatoriaus galia su 20% priemoka yra 14,4 kW. O dabar apskaičiuosime šildymo radiatoriaus galios parametrus pagal kambario šilumos nuostolius.

Iš tikrųjų kambario plotas įtakoja šilumos energijos nuostolius mažiau nei jo sienų, viena puse išeinančių į pastato išorę (fasado sienų), plotas.

Todėl skaičiuosime būtent „laukinių“ sienų, esančių kambaryje, plotą:

3 (plotis) · 3 (aukštis) + 4 (ilgis) · 3 (aukštis) = 21 m²

Žinodami sienų, perduodančių šilumą „į lauką“, plotą, apskaičiuosime šilumos nuostolius esant kambario ir lauko temperatūros skirtumui 30^° (namuose +18 ^°C, lauke -12 ^°C), be to, iškart kilovatvalandėmis:

0,91 · 21 · 30 : 1000 = 0,57 kW,

Kur: 0,91 – kambario sienų, išeinančių „į lauką“, šilumos perdavimo varža m2; 21 – „laukinių“ sienų plotas; 30 – temperatūrų skirtumas namo viduje ir išorėje; 1000 – vatų skaičius kilovate.

Pagal statybos standartus šildymo prietaisai išdėstomi ten, kur šilumos nuostoliai didžiausi. Pavyzdžiui, radiatoriai montuojami po langų angomis, šilumos pistoletai – virš įėjimo į namą. Kampiniuose kambariuose baterijos montuojamos prie aklųjų sienų, kurios yra labiausiai veikiamos vėjų.

Taigi, norint kompensuoti šilumos nuostolius per šios konstrukcijos fasado sienas, esant 30^° temperatūrų skirtumui namuose ir lauke, pakanka 0,57 kWh šildymo galios. Padidinsime reikiamą galią 20, net 30% – gauname 0,74 kWh.

Taigi realūs šildymo galios poreikiai gali būti gerokai mažesni nei prekybinė schema „1,2 kW kvadratiniam metrui patalpos ploto“.

Be to, teisingas reikalingų šildymo radiatorių galių apskaičiavimas leis sumažinti šilumnešio kiekį šildymo sistemoje, o tai sumažins katilo apkrovą ir kuro sąnaudas.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Kur dingsta šiluma iš namų – atsakymus pateikia vaizdingas vaizdo įrašas:

Vaizdo įraše nagrinėjama namo šilumos nuostolių per atitvarines konstrukcijas skaičiavimo tvarka. Žinant šilumos nuostolius, bus galima tiksliai apskaičiuoti šildymo sistemos galias:

Išsamų vaizdo įrašą apie šildymo katilo galingumo charakteristikų parinkimo principus žiūrėkite žemiau:

Šilumos gamyba kasmet brangsta – auga kuro kainos. O šilumos nuolat trūksta. Negalima abejingai žiūrėti į kotedžo energijos sąnaudas – tai visiškai nenaudinga.

Viena vertus, kiekvienas naujas šildymo sezonas namo savininkui kainuoja vis brangiau. Kita vertus, sienų, pamatų ir stogo apšiltinimas užmiesčio name kainuoja nemažai. Tačiau kuo mažiau šilumos išeis iš pastato, tuo pigiau jį bus šildyti.

Šilumos išsaugojimas namo patalpose – pagrindinė šildymo sistemos užduotis žiemos mėnesiais. Šildymo katilo galios pasirinkimas priklauso nuo namo būklės ir jo atitvarinių konstrukcijų šiltinimo kokybės. Principas „kilovatas 10 kvadratų plotui“ veikia vidutinės būklės fasadų, stogo ir pamatų kotedže.

Ar Jūs patys skaičiavote savo namo šildymo sistemą? O gal pastebėjote straipsnyje pateiktų skaičiavimų neatitikimą? Pasidalinkite savo praktine patirtimi ar teorinių žinių apimtimi, palikdami komentarą bloke po šiuo straipsniu.