Расчет системы отопления для частного дома, стоимость услуги в компании «Аквастрим»

Чтобы отопительная система в частном доме была экономичной, работала эффективно и обеспечивала комфортные условия проживания, необходимо приобрести качественное оборудование, позаботиться о правильном проведении монтажных работ и грамотной эксплуатации. Однако первым шагом будет расчет системы отопления. Он включает несколько этапов.

Расчет тепловой мощности

При монтаже отопления важно правильно рассчитать рабочие параметры системы, в противном случае в доме будет холодно и придется использовать дополнительные источники обогрева.

Чтобы узнать, котел какой мощности нужно купить для частного дома, следует вычислить его площадь. Обратите внимание, что при расчете нужно учитывать даже те помещения, в которых не будут установлены радиаторы отопления, — коридоры, ванные комнаты, прихожие и т.д., поскольку пассивно они все же будут прогреваться.

Площадь дома нужно умножить на количество энергии, необходимое для прогревания 1 м² помещения. Этот показатель будет отличаться в зависимости от региона. В центральных регионах России он составляет 100 Вт/м². Т.е. для дома площадью 100 м² понадобится котел мощностью как минимум 10 000 Вт. Теперь прибавляем запас 20 % и получаем цифру 12 000 Вт.

Полученное значение может изменяться в большую или меньшую сторону в зависимости от различных факторов. К примеру, можно купить менее мощный котел, если дом строился с хорошим утеплением и стены и крыша имеют низкий коэффициент теплопроводности. Также при расчете системы нужно учитывать наличие дополнительных источников отопления: теплых полов, конвекторов, инфракрасных излучателей и т.д.

Существуют общепринятые стандарты для удельной мощности котла в зависимости от региона проживания:

• 0,15-0,2 кВт для северных районов;
• 0,12-0,15 кВт для центральных районов;
• 0,07-0,09 кВт для южных районов.

Расчет гидравлики

Если подсчитать мощность котла достаточно легко самостоятельно, то вот дальнейший расчет — задача, которую лучше доверить профессионалам. Необходимо будет выбрать конфигурацию системы, тип трубопровода и запорной арматуры, определить расположение приборов отопления в доме, составить чертеж дома с указанием тепловых нагрузок. При расчете гидравлической системы важно учесть:

• потери давления теплоносителя;
• диаметр трубопровода на отдельных участках;
• гидравлическую увязку всех точек системы.

Еще один момент — бесшумность работы. Выполняя расчет, нужно учесть, что при значительной турбулизации потока, возникающей из-за повышенной скорости движения теплоносителя, будет возникать шум. Чтобы избежать этого, нужно правильно подобрать насосы и теплообменники, регулировочные клапаны, арматуру и сами трубы.

Проектирование дымохода и вентиляции

При расчете дымохода надо определиться со следующими параметрами:

• материал выполнения;
• высота;
• диаметр;
• сечение.

Обычно подходящие параметры указываются в технической документации к котлу.

Что касается вентиляции, то она должна обеспечивать хорошую тягу: если она будет недостаточной, то производительность котла упадет, если избыточной — будет сложнее регулировать процесс сгорания топлива.

Также для котла может потребоваться подобрать расширительный бак, циркуляционный насос и другое дополнительное оборудование.

Расчет системы отопления профессионалами: гарантия теплого дома

Компания «Аквастрим» предлагает воспользоваться услугами специалистов с опытом проектирования систем отопления и водоснабжения более семи лет. Мы поможем вам сэкономить много времени и сил на выборе котла, трубопровода, дымохода, запорной арматуры и т.д. Огромный опыт выполнения проектов разной сложности позволит нам решить любую задачу.

Заказать консультацию специалиста БЕСПЛАТНО

цена котлов, необходимое количество радиаторов

Устройство автономной отопительной системы в доме начинается с выбора котла. Прежде всего следует подобрать вид термоносителя, наиболее доступный и выгодный для хозяина (газ, электричество, твердое или жидкое топливо). Предварительный расчет отопления дома и теплопотерь поможет определить реальную потребность тепла в жилище и необходимую мощность оборудования.

Оглавление:

1. Определение мощности и стоимости системы
2. Сколько нужно радиаторов?
3. Теплопотери дома

Теплоотдача котла

В расчет отопления для частного дома принимается площадь обогреваемых комнат. Для определения мощности котла нужно исходить из размера отапливаемых помещений. Так, по строительным нормативам на каждые 10 м² приходится 1 кВт тепла. Результат будет приблизительным, потому что он учитывает лишь идеальные условия эксплуатации оборудования: надежную изоляцию жилого строения и уверенную температуру теплоносителя около 90 °С.

Попробуем рассчитать стоимость отопления двухэтажного дома с площадью 200 м² и высотой потолков до трех метров. В результате получим 20 кВт. Поскольку котел не должен работать на предельных возможностях, предусмотрим для него тепловой запас. Это позволит увеличить ресурс агрегата и всей отопительной системы. Принимая в расчет оптимальную температуру термоносителя 65-75 °С, нужно увеличить расчетное число на 20-25 %.

Если котел рассчитан не только на отопление дома, но и на дополнительную нагрузку (нагрев воды), тогда добавляют еще 30-40 %. Не стоит забывать и о климатической зоне, в которой расположено строение. С учетом всех поправок и уточнений получаем расчетную мощность котла 32-35 кВт.

Приведем примерные цены на газовые котлы для заданного дома:

Производитель	Тип установки	Стоимость, рубли
Viessmann	настенный	160 000
Aton	напольный	85 000
Themaclassic	настенный	65 000
Beretta CITY	настенный	55 000

Необходимое число радиаторов

При выборе новых батарей учитываются разные факторы: основной материал, дизайн, размер и, конечно, цена. А вот требуемое количество отопительных элементов можно определить математическим путем. Расчет количества радиаторов не зависит от вида выбранных моделей и производится несколькими способами. В каждом из них за основу принимается показатель:

• объем жилого помещения;
• площадь комнаты;
• совокупность всех факторов.

В качестве примера рассмотрим наиболее простой метод расчета, в котором учитывается размер обогреваемой комнаты:

1. Определение объема помещения. Задаем исходные данные:

• 5 – длина;
• 4 – ширина;
• 2,7 м – высота.

Путем перемножения предложенных чисел получаем 54 м³.

2. Дальше в расчеты привлекаем тепловую мощность, определенную в Строительных нормах и правилах (СНиП) – 41 Вт. Указанная цифра характерна для домостроений, расположенных на европейской части России. Результат умножения объема на фиксированную цифру будет показывать общее количество тепла для комфортного обогрева помещения. В этом случае получаем 2 214 Вт.

3. Теперь нужно посмотреть на упаковку или заглянуть в паспортные данные и узнать мощность одной секции (количество тепла, которое отдает радиатор для нагрева воздуха до 20 °С). Дальше все просто: делим расчетное число на заводские параметры.

Так, для модели биметаллического радиатора Mirado (Испания) с толщиной 80 мм и тепловой мощностью 195 Вт понадобится 11 сегментов. А если выбрать алюминиевые батареи Nova Florida (Италия) с термоотдачей 117 Вт, то придется купить уже 19 секций.

Потери тепла

Чтобы получить точные результаты теплопотерь жилого дома, можно применить несколько способов расчета по сложным формулам:

• с использованием коэффициента;
• в режиме реального времени;
• согласно нормативам.

Каждый из предложенных вариантов требует учета множества показателей. Очень удобно делать онлайн расчет теплопотерь дома, воспользовавшись электронным калькулятором. Предлагаем рассмотреть упрощенный вид расчета, который даст результат с небольшой погрешностью. В соответствии с утвержденными нормативами на 10 м² площади термопотери составляют 1 кВт/час. Данные применимы при условии, что в течение пяти дней на улице будет устойчивая температура -30 °С. В этом случае теплопотери загородного дома 300 м² составят 30 кВт/час. Именно столько энергии теряет здание в морозные дни за один час. Для выравнивания погрешности в расчетах к полученным показателям можно прибавить 15-20 %.

Сколько солнце нагревает ваш дом?

Расчет и использование пассивной солнечной энергии при проектировании зданий. Здесь, в Marmott

Мотивация

Здесь, в Marmott Energies , мы проектируем системы геотермального отопления для жилых домов. Эти системы состоят из геотермального теплового насоса и «земляного контура». Контур заземления — это просто петля трубы, которая уходит глубоко в землю. Вода в трубе собирает тепло от земли и передает это тепло тепловому насосу. Тепловой насос использует небольшое количество электроэнергии для повышения температуры этого тепла. Затем он передает тепло в ваш дом.

Первым шагом при установке геотермальной системы является определение размера теплового насоса и контура заземления. Чтобы сделать это, мы должны рассчитать, сколько отопления и охлаждения потребуется дому. Особенно важно, чтобы мы точно выполняли эти расчеты для геотермальной энергии, потому что капитальные затраты на установку составляют основную часть общих затрат на отопление. Это не относится к обычным системам отопления. Если вы устанавливаете газовую или масляную печь, сама печь не будет стоить дорого в течение всего срока ее службы. Основная статья расходов на отопление – это газ или мазут, который сжигается в этой печи. Монтажники могут просто поставить печь с избыточной мощностью, и это не будет стоить заказчику больших дополнительных денег. Они по-прежнему будут сжигать то же количество газа или нефти, что и в печи меньшего размера. С геотермальной, напротив, неправильный выбор размера системы имеет большие финансовые последствия.

Смысл существования Marmott заключается в том, чтобы сделать геотермальную энергию более доступной и, следовательно, более доступной. Для этого нам необходимо обеспечить оптимальное соотношение цены и качества геотермальной энергии, а для этого мы должны правильно определить размеры систем. Поэтому мы должны быть в состоянии сделать точные оценки потребностей дома в отоплении и охлаждении.

Расчет солнечной энергии

Требуемая мощность отопления и охлаждения дома зависит от:

• наружной погоды (температуры, влажности, ветра и солнечного света)
• из чего сделан ваш дом и насколько хорошо он загерметизирован
• какая температура и влажность должны быть внутри
• какие еще предметы выделяют тепло в доме (печи, холодильники, люди…)

Одним из самых сложных аспектов расчета является определение того, насколько солнце будет нагревать дом. Независимо от температуры снаружи, если солнце светит в окно, ваш дом будет поглощать тепло от этого солнечного света. Точное количество тепла будет зависеть от силы солнечного света, от того, как прямо солнце светит на окно, от размера окна и свойства самого окна, называемого коэффициентом солнечного тепла. Коэффициент притока солнечного тепла к окну описывает, какая часть света, попадающего на стекло, проходит через него.

Когда мы смотрим на солнечную энергию здания, нас интересуют два результата:

1. мощность , передаваемая через окна (кВт)   — относится к нашим системам отопления и охлаждения обеспечить определенную мощность. Если зимой в ваш дом через окна попадает 2 кВт солнечного света, то вы можете уменьшить отопление на 2 кВт. Однако, если 2 кВт солнечного света проникают в ваш дом через окна летом, то это 2 кВт дополнительной мощности, которую ваша система кондиционирования воздуха должна удалить.
2. Энергия  передаваемая через окна (кВтч)   — актуальна, потому что это то, за что мы платим. Энергия – это мощность, умноженная на время. Таким образом, если зимой через окно в течение часа проходит 2 кВт солнечного света, то мы получаем 2 кВт/ч энергии. Это 2 кВтч энергии, за которые нам не нужно платить.

Далее я опишу, как мы рассчитываем солнечную энергию, передаваемую через окна, и общую солнечную энергию, получаемую через окна. После того, как я проведу расчеты, я буду использовать полученную модель, чтобы изучить, как лучше спроектировать дом, чтобы использовать эти солнечные лучи и, таким образом, свести к минимуму потребности дома в отоплении и охлаждении. Это называется пассивным солнечным дизайном. Как и геотермальная, это отличный способ обогрева зданий без выбросов парниковых газов.

Если вы хотите прочитать эту статью с кодом, используемым для расчетов, вы можете сделать это  здесь .

Данные

Солнечная интенсивность

Hydro-Quebec управляет веб-сайтом SIMEB, который предоставляет почасовые данные о погоде для многих городов Квебека.

Этот веб-сайт бесценен для нас, потому что он дает нам данные, необходимые для расчета почасовых теплопотерь или прибавки тепла в доме. Одной из частей информации, которую он предоставляет, является интенсивность солнечного излучения, падающего на горизонтальную поверхность. Данные по Монреалю представлены ниже.

На приведенном выше графике видно, что интенсивность солнечного излучения на горизонтальной поверхности высока летом и низка зимой. Это потому, что летом солнце находится выше в небе и светит прямо на землю. Интенсивность солнечного излучения также немного прыгает. Иногда бывает облачно, поэтому облака не дают солнцу падать на пол. В этом масштабе сюжет выглядит почти цельным, потому что каждую ночь радиация, падающая на землю, падает до нуля. Чтобы лучше показать детали, я нарисовал «увеличенную» версию ниже.

Итак, у нас есть данные об интенсивности солнечного света, падающего на горизонтальную поверхность. Мы хотим рассчитать количество солнечной энергии, проходящей через окна.

Чтобы добраться туда, нам сначала нужно рассчитать интенсивность солнечного света, падающего на окна. Окна обычно вертикальные, а не горизонтальные. Они также имеют определенную ориентацию в зависимости от того, на какой стороне здания они находятся. Солнце будет падать на разные стороны здания в разное время суток. Чтобы перейти от интенсивности солнечного света, падающего на горизонталь, к интенсивности солнечного света, падающего на окна, нам нужно больше знать о положении на солнце.

Солнечная геометрия

Есть два солнечных угла, которые определяют интенсивность солнечного света, падающего на конкретную поверхность. Первый угол высоты Солнца, θ. Солнечная высота – это угол между солнечными лучами и горизонтальной поверхностью. Это то, насколько вам нужно вытянуть шею, чтобы посмотреть на солнце. Если θ большое, вам придется сильно вытягивать шею. Если θ мало, солнце светит вам в глаза, даже когда вы почти не смотрите вверх. Второй угол — это азимутальный угол, ϕ. Азимутальный угол описывает положение солнца по компасу.

Он определяется по часовой стрелке с юга. В день равноденствия, когда солнце восходит, оно находится на востоке при ϕ = 270 градусов, в солнечный полдень оно находится на юге при ϕ = 0 градусов, а когда заходит, оно находится на западе при ϕ = 9.0 градусов.

 Инструмент положения солнца, созданный susdesign, дает почасовую информацию о высоте солнца и азимутальных углах для заданного местоположения. Данные о высоте над уровнем моря для Монреаля представлены ниже.

График высоты солнца включает отрицательные высоты солнца, то есть высоты солнца, когда солнце находится ниже горизонта. Как и в случае с интенсивностью солнца, этот график кажется почти сплошным, но это только потому, что солнце поднимается и заходит каждый день. Ниже я нанес высоту солнца в дни весеннего равноденствия, летнего солнцестояния и зимнего солнцестояния, чтобы дать вам более четкое представление о том, как солнце движется на дневном уровне.

Тригонометрия

Теперь, когда у нас есть данные о солнечных углах и интенсивности солнца на горизонтальной поверхности, нам нужно объединить их, чтобы рассчитать нагревающее воздействие солнца на наше здание.

Окна в виде подсолнуха

Сначала нам нужно рассчитать солнечное излучение, которое вы получите от вертикальной поверхности, обращенной к солнцу. Итак, что-то вертикальное, но вращающееся, как подсолнух, чтобы получить как можно больше солнечных лучей. Мы можем рассчитать эти интенсивности, используя горизонтальные интенсивности и некоторую геометрию 9.0005

На рисунке выше интенсивность I  обозначает «истинную интенсивность» солнечного света. Это интенсивность, которую вы измерили бы, если бы разместили поверхность под прямым углом к ​​солнечным лучам. Ih  обозначает интенсивность солнечного света, падающего на горизонтальную поверхность, а Iv  обозначает интенсивность солнечного света, падающего на вертикальную поверхность, ориентированную к солнцу. Угол θ  – это высота солнца. Немного геометрии показывает нам, что интенсивность солнечного света, падающего на вертикальную поверхность, ориентированную на солнце (

Iv ), равно интенсивности солнечного света, падающего на горизонтальную поверхность ( Ih ), деленному на tan(θ) :

Iv=Ih/tan(θ)

Я хочу избежать деления на тангенс нуля (который равен нулю), потому что это эквивалентно умножению на бесконечность. Поэтому я установил минимальную высоту, ниже которой я не считаю, что солнце оказывает какое-либо согревающее действие. Когда солнце находится очень низко, очень вероятно, что солнце падает на деревья или другие здания, а не на стены рассматриваемого дома. Я думаю, что разумная минимальная высота составляет 2°. Когда солнце находится на 2 °, что-то высотой 5 м будет иметь тень длиной 143 м. Поэтому вполне вероятно, что большинство окон в этот момент будут в тени. Солнце находится между 0 и 2 ° в течение примерно 15 минут утром и 15 минут вечером. Таким образом, мы не отрезаем очень длительный период времени, даже если конкретное окно не находится в тени.

Ориентация окна

Теперь мы преобразовали наши данные по интенсивности солнца на горизонтальной поверхности в интенсивность солнца на вертикальной поверхности, которая поворачивается лицом к солнцу. Однако окна не поворачиваются к солнцу. Поэтому нам нужно иметь дело с азимутальными углами. Угол, который определяет, какая доля солнца будет падать на каждую стену, представляет собой угол между азимутальным направлением солнца и поверхностью стены. Эти углы отмечены δ на рисунке ниже. Когда угол δ  больше 180°, это лицо находится в тени, поэтому интенсивность на этом лице = 0. Когда угол δ  меньше 180°, некоторые геометрические данные показывают нам, что доля солнечного света, падающего прямо на конкретную стену = доля солнечного света, падающего на вертикальную поверхность, умноженная на синус δ . Итак, если мы назовем интенсивность падения солнца на Стену 1  I1 , тогда:

I1=Iv∗sin(δ1) .

Собираем вместе

Сочетание влияния высоты и азимута дает нам коэффициент преобразования интенсивности на горизонтальной поверхности в интенсивность на вертикальной стене с определенной ориентацией. Ниже я нанес эти коэффициенты преобразования для северной, южной, восточной и западной стен.

Коэффициенты преобразования, которые преобразуют данные об интенсивности солнца по горизонтали в данные об интенсивности солнца, падающего непосредственно на конкретную вертикальную грань.

Вау!

Что-то очень интересное происходит с северной и южной стенами. Солнце падает только на северную стену летом. Зимой солнце восходит к югу от востока и заходит к югу от запада. Таким образом, солнце никогда не бывает над горизонтом в то время, когда оно в противном случае упало бы на северную сторону. Поэтому мы видим, что солнце падает на окна, выходящие на север, только между весенним и осенним равноденствием. На южной стороне низкая высота солнца зимой означает, что солнце падает прямо на окна, выходящие на юг. Однако летом солнце находится высоко в небе, когда оно находится на юге, поэтому оно падает на окна, выходящие на юг, под очень крутым углом. В результате через окна, выходящие на южную сторону, летом будет проходить очень мало света, а зимой — много. Это очень привлекательная особенность, если мы не хотим слишком сильно нагреваться зимой или слишком сильно охлаждаться летом. Мы можем еще больше уменьшить летние преимущества окон, выходящих на юг, добавив небольшой свес крыши. Как упоминалось ранее, солнце находится очень высоко в небе летом, когда оно находится на юге. Добавив небольшой свес крыши, мы можем блокировать любые солнечные лучи, которые в противном случае попали бы в окна. Этот небольшой свес крыши не будет блокировать зимнее солнце, потому что зимой солнце будет намного ниже в небе.

Восточный и Западный участки практически одинаковы. Небольшие узоры в виде усиков в верхней части графиков возникают просто из-за того, что данные не являются непрерывными. Веса для восточных и западных граней несколько больше весной и осенью, чем зимой и летом. Зимой солнце никогда не светит прямо на восточную и западную стороны, потому что оно восходит к югу от востока и садится к югу от строго к западу. Летом солнце стоит достаточно высоко, когда светит на восточную и западную стороны, и это уменьшает вес. Однако весной и осенью солнце находится низко в небе, когда оно светит прямо на восточную и западную стороны, и это придает больший вес.

График ниже показывает взвешивание для дня в середине лета, дня в середине зимы и дня весной. Глядя на это на ежедневном уровне, мы можем лучше понять, когда солнце светит на каждое лицо и как долго.

Коэффициент преобразования солнца на горизонтали в солнце на каждой стороне дома.

Завершение анализа. лицо дома». Затем мы преобразуем эти интенсивности в мощности и энергии, которые нас действительно интересуют. Чтобы перейти от интенсивности света, падающего на стену (Вт/м²), к мощности солнечного света, падающего на окна, мы умножаем интенсивность на оконные площади. Лишь часть солнечного света, попадающего в окно, проходит через него. Доля солнечного света, прошедшего через окно, определяется коэффициентом притока солнечного тепла. Это свойство самого окна. Таким образом, чтобы получить солнечную энергию, проходящую через окна, мы просто умножаем значения мощности, проходящей через окна, на коэффициент притока солнечного тепла.

На приведенном ниже графике показано количество солнечной энергии, проходящей через окна с каждой стороны дома с окнами площадью 8 м² с каждой стороны и коэффициентом притока солнечного тепла 0,4. Чтобы дать вам некоторое представление о размере кВт, типичный бытовой чайник потребляет около 1,5 кВт, большой холодильник потребляет около 0,8 кВт, светодиодная лампочка потребляет около 0,009 кВт.

Та же картина, что и с весами, остается, хотя и менее четкой. Окна, выходящие на север, видят солнце только летом. Зимой через окна, выходящие на южную сторону, проходит больше солнечной энергии, чем летом. Весной и осенью через окна, выходящие на запад и восток, проходит больше всего солнечной энергии.

Наконец, нам нужно интегрировать силы по времени, чтобы получить энергии. График ниже показывает солнечную энергию, поступающую в дом через окна на каждой стороне здания каждый день. Опять же, рассматриваемое здание имеет одинаковые площади окон с каждой стороны.

Последствия для энергоэффективных зданий

Теперь у нас есть модель, способная рассчитать солнечную энергию и прирост энергии домов с различной ориентацией, площадью окон и окнами. Мы можем использовать эту модель, чтобы изучить, как мы можем использовать эти преимущества солнечной энергии при проектировании зданий. Если вы хотите получать выгоду от солнечной энергии зимой, но не иметь большой охлаждающей нагрузки летом, тогда вы хотите максимизировать свою солнечную энергию зимой, но свести к минимуму свою солнечную энергию летом. Есть 4 вещи, которые мы можем изменить в здании для достижения этой цели:

1. Ориентация здания
2. Площади окон и размещение
3. Коэффициент притока солнечного тепла окна
4. Затенение

Ориентация

Начнем с ориентации здания. На приведенном выше рисунке показан ежедневный прирост солнечной энергии в доме, ориентированном на север/юг/восток/запад и имеющем окна площадью 8 м² с каждой стороны. Давайте посмотрим, как изменится этот выигрыш, если мы повернем этот дом на 45 градусов так, чтобы он был ориентирован на СВ/СЗ/ЮВ/ЮЗ. На рисунке ниже показаны выигрыши через окна на каждой стороне этого дома. Эквивалентная цифра для С/Ю/В/З также приведена ниже, чтобы облегчить их сравнение.

Давайте сначала посмотрим на дом СВ/СЗ/ЮВ/ЮЗ. СВ и СЗ грани дают большой прирост летом и совсем не прирост зимой. Это означает, что окна, выходящие на северо-восток/северо-запад, увеличивают нагрузку на охлаждение, но не обеспечивают обогрева  — нежелательный профиль. Юго-восточная и юго-западная закладки дают самые высокие приросты в межсезонье. Приросты летом и зимой очень похожи друг на друга. Выигрыш в межсезонье имеет обратную сторону в виде довольно большого прироста солнечной энергии летом и, следовательно, большой дополнительной нагрузки на охлаждение.

Теперь давайте посмотрим на дом, ориентированный на С/Ю/В/З. Восточная и западная стороны дают низкий солнечный прирост зимой и высокий солнечный прирост летом. Опять же, это не очень хорошо согласуется с нашими нагрузками на отопление и охлаждение. Северная стена дает солнечные приросты только летом, да и то они довольно небольшие. Южная стена дает большую солнечную энергию зимой и маленькую солнечную энергию летом. Это именно то, чего мы хотим. Окна, выходящие на южную сторону, позволяют солнцу сильно нагревать дом зимой, не добавляя слишком много охлаждающей нагрузки летом. Этот профиль нельзя воссоздать, комбинируя усиления на других стенах. Поэтому, если у нас есть выбор, мы всегда должны ориентировать здания так, чтобы их стены были обращены на юг.

Где разместить окна?

Теперь мы знаем характеристики обогрева окон в каждой ориентации. Мы видели, что, если бы у нас был выбор, мы бы выбрали ориентацию зданий таким образом, чтобы их стены были обращены на юг. Итак, с нашим домом с севера, юга, востока и запада давайте посмотрим, как мы можем изменить расположение окон в здании, чтобы максимизировать наши выгоды зимой и минимизировать наши выгоды летом.

Мы хотим перенести как можно большую площадь окон на южную сторону дома. Однако из соображений освещения у нас, вероятно, не может быть всех окон на одной стороне дома. Мы оставляем 3 м² окон на северной, западной и восточной сторонах здания, а оставшиеся 23 м² окон размещаем на южной стороне. Если мы проектируем новый дом, мы также вольны выбирать, какие окна устанавливать с каждой стороны дома. Коэффициент поглощения солнечного тепла окнами сильно различается. Вы можете получить окна с коэффициентом солнечного тепла 0,1 и другие с коэффициентом 0,7. Мы можем дополнительно улучшить пассивное отопление нашего дома, если выберем окна с высоким коэффициентом усиления на сторонах, которые получают зимнее солнце, и окна с низким коэффициентом усиления на сторонах, которые получают летнее солнце. Таким образом, мы поставим окна с коэффициентом солнечного тепла 0,65 на окнах, выходящих на южную сторону, и окна с коэффициентом солнечного тепла 0,15 на остальных сторонах.

Полученный прирост показан на графике ниже. На этот раз отображается коэффициент усиления через все окна в доме, потому что это общий коэффициент, который влияет на наши нагрузки по отоплению и охлаждению. Также нанесен коэффициент усиления через все окна базового дома. Базовый дом представляет собой дом с такой же ориентацией и общей площадью окон, но с окнами, равномерно распределенными по всем сторонам дома, и со всеми окнами, имеющими коэффициент поступления солнечного тепла 0,3.

 

По сравнению с базовым домом нам удалось увеличить зимние приросты в три раза без увеличения летних приростов!

Немного контекста о том, что означают эти значения энергии: отдельному дому с площадью 1600 квадратных футов на этаж может потребоваться 270 кВтч отопления в самый холодный день зимой и 110 кВтч охлаждения в самый солнечный день летом. В Квебеке (где электричество особенно дешевое) кВтч стоит от 6,8 до 10,5 центов за кВтч после уплаты налогов (в зависимости от того, сколько вы потребляете). Таким образом, 270 кВтч отопления в самый холодный день будут стоить от 18,36 до 28,35 долларов США, если они будут обеспечены электрическими плинтусами.

Когда нет облачности, солнечная энергия для этого оптимизированного дома составляет 270 кВтч или выше в день в течение всего отопительного периода. Таким образом, при условии, что мы сможем сохранять это тепло в доме в течение ночи (что является проблемой, которую мы не будем здесь исследовать), дом будет нуждаться в обогреве только в пасмурные дни. Это довольно удивительно.

Модернизация существующих зданий

Если вы не строите новый дом, вы мало что можете сделать с его ориентацией. Изменение того, где находятся ваши окна, также является довольно серьезной модернизацией. Но замена самих окон — гораздо более достижимая идея, и вы будете делать это через достаточно регулярные промежутки времени. Итак, если мы вернемся к нашему С/Ю/В/З дому с окнами по 8 м² с каждой стороны, что мы можем сделать, просто изменив SHGC? Будем ставить окна с СТГК 0,65 по южной стене и СТГК 0,15 по остальным сторонам.

Это гораздо менее эффективно, чем перемещение окон, но все же полезно. Зимой прирост увеличился незначительно. Однако летние приросты значительно снижаются  — от примерно 125 кВтч/день в солнечные дни до примерно 75кВтч/день в солнечные дни. Таким образом, счет за отопление для дома будет немного снижен, но счет за охлаждение будет значительно уменьшен.

Недостатки окон

Окна плохо изолируют стены по сравнению со стенами, поэтому через окна теряется много тепла за счет теплопроводности. Если ваши окна плохо расположены или имеют неэффективные SHGC, ваши окна легко обойдутся вам дороже, чем сэкономят на отоплении.

Обычное окно с двойным остеклением в пластиковой раме имеет теплопроводность около 3 Вт/м²/Кл. Это означает, что окно площадью 1 м² с разницей температур в 1 градус по Цельсию будет терять тепло со скоростью 3 Вт. Если у нас есть 32 м² окон с теплопроводностью 3 Вт/м²/C, то дом потеряет 96 Вт на градус C разницы между внешней и внутренней температурой. Если на улице -23, а внутри -22, то разница температур на окнах составляет 45 градусов. Это означает, что вы будете терять тепло со скоростью 4,3 кВт через окна. Если мы умножим это на 24 часа, то мы потеряли 104 кВтч тепла через эти окна за один день (при условии, что на улице все время было -23). Если мы оглянемся назад, то увидим, что наши оптимизированные конструкции для «новых зданий» получали гораздо больше, чем те 104 кВтч энергии от солнца во все дни, кроме самых пасмурных. Напротив, прирост солнечной энергии для базового дома зимой часто был ниже 104 кВтч. Часто в те дни через окна теряется больше энергии, чем приобретается.

Поэтому очень важно тщательно проектировать окна в новых зданиях. Окна могут снизить наши тепловые нагрузки без слишком большого увеличения наших охлаждающих нагрузок, если мы их правильно используем, но они могут значительно увеличить наши тепловые нагрузки и наши нагрузки на охлаждение, если мы их плохо спроектируем.

Подведение итогов

Некоторая относительно простая геометрия позволила нам скомбинировать несколько неинтересных по отдельности наборов данных, чтобы получить действительно полезные результаты. Полученная модель позволяет нам рассчитать количество солнечной энергии, поступающей в дом через окна в час, для любой ориентации дома и любого расположения окон.

Изучив эту модель, мы увидели, что дизайн окна может оказывать поразительное влияние на потребности здания в отоплении и охлаждении. В частности, мы видели, что ориентация окна очень важна.

• Окна, выходящие на южную сторону, отлично пропускают солнечный свет. Зимой они обеспечивают большую солнечную энергию, уменьшая потребность в других источниках тепла, и дают небольшую солнечную энергию летом, сводя к минимуму потребность в охлаждении.
• С другой стороны, лучше избегать окон, выходящих на запад и восток. Они дают большую солнечную энергию летом, когда она вам не нужна, и небольшую солнечную энергию зимой, когда она вам нужна.
• Окна, выходящие на север, обеспечивают приток солнечного света только летом, и даже в этом случае приток солнечного света невелик.

При проектировании пассивных солнечных батарей можно использовать эти знания. Вы можете проектировать здания с большой южной стеной, а затем максимизировать площадь окон на этой южной стороне. Вы можете отрегулировать коэффициент притока солнечного тепла для окон на разных сторонах в зависимости от того, насколько хорош профиль солнечного притока через эти окна. Вы также можете затенять южные стороны, чтобы высокое летнее солнце вообще не попадало в комнату.

Marmott Energies не работает с пассивными солнечными батареями, но мы рады всем технологиям, которые могут оказать существенное влияние на углеродный след зданий. Мы построили эту модель солнечной энергии, потому что она позволяет правильно определить размер геотермальных систем. Когда мы оцениваем геотермальные системы, мы комбинируем эту модель солнечного притока с моделью других притоков и потерь тепла в доме. Комбинированная модель дает нам энергию, необходимую для обогрева и охлаждения дома в течение каждого часа типичного года. С помощью этой модели мы можем определить размеры геотермальной системы, которая будет обеспечивать львиную долю отопления, но при этом не будет иметь дорогостоящих избыточных мощностей, которые используются лишь несколько дней в году. Таким образом, эта модель позволяет нам разрабатывать геотермальные системы, которые обеспечивают высокую отдачу от инвестиций, что делает геотермальную энергию доступной и доступной.

Что такое BTU и как мне рассчитать потребность

BTU — сокращение от британской тепловой единицы. При отоплении речь идет о количестве тепла, выделяемого из топлива или энергии, используемой тепловым насосом. При охлаждении мы описываем номинальную мощность теплового насоса по отводу тепла от здания или дома. Не волнуйтесь, наши тепловые насосы работают в обоих режимах, и их можно переключать из режима нагрева в режим охлаждения нажатием кнопки.

Лучший способ обсудить точную потребность в BTU — позвонить в Valley Home Services по телефону (207) 9.45-9008 и запланировать без воздуховодов консультация по установке теплового насоса.

Расчет БТЕ для вашего дома зависит от множества факторов. Двумя наиболее важными переменными являются площадь и высота потолка, но внешняя температура, изоляция и личные предпочтения также будут играть роль в ваших потребностях в БТЕ. Для системы отопления или охлаждения всего дома обычно требуется более высокая выходная мощность БТЕ, чем для решения по зональному контролю температуры.

Вы можете увидеть несколько различных формул для расчета потребности в БТЕ. Вы можете умножить кубические футы пространства на требуемое количество градусов изменения, а затем умножить это число на 0,133, чтобы получить количество БТЕ в час, необходимое для достижения желаемой температуры. Удобство этой формулы в том, что она работает для одной комнаты или всего дома.

Чтобы получить кубические метры помещения, не забудьте умножить его на высоту потолка, а также длину и ширину комнаты! Средний размер спальни составляет примерно 11 футов на 12 футов, в общей сложности 132 квадратных фута. Стандартная высота комнаты составляет 9 футов, поэтому вы умножаете 132 на 9 и получаете 1188 кубических футов.

Например, если в вашем доме 60 градусов, и вы хотите, чтобы зональный тепловой насос увеличил температуру в вашей спальне до 74 градусов, ваш тепловой насос в вашей спальне должен увеличить температуру на 14 градусов. Расчет будет следующим: 14 градусов изменения x 1188 кубических футов x 0,133, чтобы получить мощность BTU, необходимую вам в час, которая будет составлять 2212.

Самые низкие тепловые насосы с мини-сплит-системой без воздуховодов, которые мы рекомендуем, — это тепловой насос мощностью 9000 БТЕ, и, исходя из скидок Efficiency Maine, мы часто указываем Mainers на единицы 15000 БТЕ в качестве максимального размера, чтобы максимизировать вашу экономию и эффективность. Мы устанавливаем блоки мощностью до 36 000 БТЕ, особенно при работе в коммерческих или больших помещениях! Многие из этих мини-сплит-тепловых насосов предназначены для работы в качестве единственного источника отопления и охлаждения жилых помещений для нескольких отдельно зонированных комнат.

Для очень маленьких помещений мощность БТЕ даже самых дешевых тепловых насосов без воздуховодов может превышать мощность, необходимую для обогрева или охлаждения одной комнаты в вашем доме. Наши консультанты могут обсудить с вами варианты обогрева или охлаждения нескольких комнат в зависимости от вашего образа жизни и потребностей.

Мы часто обнаруживаем, что в доме не нужен тепловой насос в каждой комнате, и существует множество систем, которые можно зонировать в каждой жилой зоне дома, чтобы предложить комплексную альтернативу централизованным системам принудительной вентиляции.

Конечно, наличие разных зон, сегментированных пространств или просто нескольких этажей в вашем доме — это главный лежачий полицейский при расчете потребности в БТЕ. Если бы всегда требовался только один расчет, не было бы нужды в консультантах по тепловым насосам! Обязательно ознакомьтесь с разделом в другой нашей статье о коротком цикле здесь, так как это еще один фактор, который следует учитывать при рекомендации по размещению вашего внутреннего теплового насоса.

Еще одна вещь, которую следует учитывать при рассмотрении потребности в БТЕ в зонированных мини-сплит-системах, — это личные предпочтения жильцов. Одним из преимуществ зонального отопления и охлаждения, которое системы кондиционирования просто не могут воспроизвести, является индивидуальный комфорт.

У вас есть сосед по дому, который любит, чтобы в его комнате было холодно, когда он спит, в то время как вам нравится, чтобы в вашей комнате была приятная температура 75 градусов? Для разных предпочтений может потребоваться диапазон различных выходов BTU для каждого настенного кондиционера.

В большинстве случаев многозонного домохозяйства в некоторых комнатах требуется различная температура в разное время в зависимости от того, кто находится в комнате и кто в ней находится. Таким образом, потребность в БТЕ будет меняться в зависимости от дня, ночи и времени года.

В чем разница между BTU и BTU/hr или BTUH?

Говоря о БТЕ и тепловых насосах, используемых для охлаждения, мы часто имеем в виду количество тепла, которое тепловой насос может извлечь из воздуха в час, или БТЕ/час, что иногда обозначается как БТЕ/ч.

Вы могли заметить, что это обозначение «/час» или добавленное «H» часто опускают и упрощают до «BTU». Если вы знакомы с центральными кондиционерами или сравниваете их, то они обычно используют тоннаж в качестве измерения мощности охлаждения вместо БТЕ. Одна тонна кондиционера равна 12 000 БТЕ/ч.

Как выбрать правильный размер теплового насоса сплит-системы без воздуховодов

Вам следует проконсультироваться со специалистом по тепловым насосам сплит-системы, чтобы лучше понять, какая мощность обогрева и охлаждения потребуется вашему дому. В Бангоре и прилегающих районах штата Мэн потребности в отоплении и охлаждении могут сильно различаться в течение года.

Впервые в штате Мэн? Нередки дождливые дни в высокие 80-е или даже низкие 90-е годы в июле или температура опускается ниже нуля особенно холодными ночами в декабре, январе и феврале.

Мини-сплит-системы без воздуховодов с тепловым насосом — идеальное решение для владельцев домов и предприятий, которые хотят свести к минимуму свои расходы на отопление и охлаждение за счет узконаправленного использования своих БТЕ там, где они больше всего нужны. Зачем тратить сотни долларов в месяц на обогрев или охлаждение всего дома, если есть всего несколько комнат, в которых действительно требуется точный контроль температуры?

Они также являются идеальным решением для лофтов или надстроек, не подключенных к системам кондиционирования, или в качестве недорогого решения для отопления или охлаждения многоквартирных домов. Вариантов использования бесканальных тепловых насосов много, и новая система может стать идеальным вариантом для ваших нужд.