Расчет отопления частного дома – учет тепловых потерь

Система отопления частного дома – это достаточно сложная сеть, в которую входит большое количество разного типа оборудования. И когда перед застройщиком встает задача определения схемы отопления, ее правильное размещение по всему дому, то в первую очередь решается очень важный вопрос – это расчет отопления частного дома. Для многих обывателей данная позиция является сложной. Во всяком случае, многие так думают, а ведь существуют различные онлайн программы, с помощью которых этот расчет можно выполнить. Но вот насколько он будет точным? Поэтому в этой статье мы будем говорить о том, как можно сделать расчет отопления своими руками.

С чего начать расчет

В первую очередь необходимо понять одну важную вещь. Сердцем отопительной системы является котел. Здесь неважно, на каком топливе он будет работать. Потому что это относится к категории удобства обслуживания и экономии потребляемого топлива. А нас интересует общее состояние отопительной системы, с помощью которой внутри дома будет всегда тепло.

Поэтому в расчете используется не вид котла, а его мощность.

Кто уже сталкивался с сооружением отопления в своем доме, тот знает, что существует определенное стандартное соотношение, в котором между собой связаны такие показатели, как обогреваемая площадь и удельная мощность выделяемой тепловой энергии. Зависимость между ними вот такая – на один квадратный метр площади должно выделяться 100 Вт тепловой энергии. Правда, при этом необходимо учитывать и дополнительный показатель высоты потолков в доме. Он не должен превышать 2,8 м.

Расчет своими руками

Насколько этот показатель точный? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо разобраться в формуле, по которой определяется мощность отопительного котла. Вот она:

Wк = S * Wуд / 10

• S – это общая обогреваемая площадь дома.
• Wуд – это тот самый показатель, определяющий нормы температурного режима. Кстати, он зависит от климатических условий региона, где ваш дом возведен.

Возвращаемся к нашему постулату. Из формулы видно, что он будет точным, если удельная мощность тепловой энергии будет равна 1,0 кВт. Но так как этот показатель зависит от климата в регионе, то можно сказать, что наш постулат не для всех районов можно использовать в качестве закона. Судите сами:

• Для южных регионов Wуд=0,7-0,9 кВт.
• Для средней полосы – 1,2-1,5 кВт.
• Для севера – 1,5-2,0 кВт.

Котельная в частном доме

Чем севернее регион, тем мощнее котел придется выбирать. Хотя это понятно и без наших рассуждений. Но мы ведь говорим о связи мощности котла с обогреваемой площадью дома. И тот постулат, о котором все время говорим, нельзя принимать, как правильный подход к организации отопительной системы. Это приблизительная величина.

---

Если вы еще не купили металлические двери, то обратите внимание на дешевые металлические двери от компании Двери Престиж (Москва). Подробная информация на сайте компании.

---

Что влияет на проводимый расчет

Теперь становится понятным, что мощность котла зависит от региона, где ваш дом построен. Но это еще не все позиции, которые влияют на правильный расчет. Сюда необходимо добавить еще достаточно большой ряд различных позиций, о которых пойдет речь дальше.

Конструкция дома

В основе проводимого расчета лежат так называемые тепловые потери. А архитектура здания, его конструкция и проведенные строительные операции очень сильно влияют на те самые теплопотери. И чем их больше, тем большей мощности котел вам придется приобретать.

Схема тепловых потерь

Несколько примеров, которые влияют на показатели теплопотерь:

• Через наружные стены уходит около 40% тепловых потерь.
• Через пол – 10%.
• Через крышу – 18%.
• Через окна и входные двери – 18%.
• Через вентиляционную систему – 14%.

Уменьшить эти показатели можно, если провести теплоизоляционные мероприятия. При этом тепловые потери сразу же уменьшатся практически вдвое.

Что касается окон, то многое будет зависеть от того, из какого материала они изготовлены. Опять приведем пример:

• Через обычные деревянные окна уходит 27% тепловой энергии.
• Если установлены пластиковые конструкции с двухкамерным стеклопакетом, то потери можно приравнять к нулю.

Кстати, существует определенная зависимость объема помещения и площади установленного в нем окна. Именно это соотношение играет немаловажную роль в расчете отопления. Это соотношение определяется коэффициентами, которые используются в вышеупомянутой формуле.

• Соотношение 10% — коэффициент 0,8.
• 20% — 1,0.
• 30% — 1,2.
• 50% — 1,5.

Точно такие же коэффициенты используются, когда учитываются материалы, из которых дом возведен.

• Кирпичная стена в полтора кирпича – коэффициент 1.5.
• А вот уже та же стена в два кирпича – коэффициент 1,1.
• Стены из бетонных блоков – 1,5.
• Из пеноблоков – 1,0.
• Из бревен или бруса – 1,2.

Параметры расчета мощности котла

Размеры помещений

Итак, с конструкцией дома разобрались. Куда не тыкни пальцем, везде коэффициенты (понижающие или повышающие). Но размеры комнат также влияют на удельную мощность отопительной системы. И особое значение здесь уделяется высоте потолков.

• Как уже было сказано выше, что оптимальный размер – это не выше 2,8 м. При нем в расчет берется коэффициент 1,0.
• При высоте потолков 3 м данный показатель вырастает до 1,05. Казалось бы, всего лишь 5% тепловых потерь, показатель незначительный. Но если приходится рассчитывать отопление в большом частном доме, тогда это выльется в достаточно большой показатель.
• 3,5 м – 1,1.
• 4,5 м – 1,2.

Теперь пару слов об этажности дома. Здесь сложнее, потому что приходится проводить расчеты по этажам, ведь на каждом из них свои тепловые потери. К примеру, первый этаж, под которым расположен отапливаемый подвал. Понятно, что здесь практически нет теплопотерь. Поэтому в данном случае применяется коэффициент 0,82. А чем выше расположены помещения, тем больше у них теплопотерь. Не забываем учитывать состояние чердака, то есть утеплен он или нет.

Делаем расчет

Обобщение по теме

Что получается в конечном итоге? Мы имеем формулу, к которой добавляются различные коэффициенты. Их много, и каждый придется учитывать, если вы хотите получить точный показатель мощности приобретаемого котла. По сути, формула должна выглядеть вот так:

Wк = (S * Wуд / 10) * К1 * К2 * К3 * К4*…

Сложно? Определить самостоятельно все коэффициенты будет проблематично. Поэтому совет – или берите за основу тот самый постулат, о котором шла речь выше, или проведение расчета передайте специалисту. По нашему мнению, второй вариант лучше. Да, он потребует от вас денежных вложений, но зато вы не ошибетесь с выбором котельного оборудования. Ведь ошибись вы в меньшую сторону, то получите нехватку тепла, и в вашем доме зимой будет прохладно. Ошиблись в большую сторону, получите перерасход топлива, а, значит, и никому ненужные денежные расходы.

И это еще не все. Конечно, необходимо учитывать и чисто конструктивные моменты. К примеру, способ подключения радиаторов отопления, наличие циркуляционного насоса или его отсутствие, вид радиаторов, их место установки и прочее.

Не забудьте оценить статью:

Расчет тепловой нагрузки

NetZero до начала строительства. – Vetting Wolf Homestead

Мэтт

Сводка

Если все пойдет правильно (плотно закрыты, хорошо изолированы, с высоким коэффициентом солнечного излучения), у нас есть возможность использовать только 1254 кВтч из нашего бюджета в 12000 кВтч для обогрева нашего дома . Более вероятно, что тепло будет занимать до 1/3 нашего энергетического бюджета (4000 кВтч), и мы должны быть готовы снизить другие электрические нагрузки.

Мы используем энергию, вырабатываемую солнечными панелями, для обогрева всего дома с помощью мини-сплитов без воздуховодов, и если дом построен не с учетом энергоэффективности, то тепловая нагрузка может быстро истощить весь наш энергетический бюджет. Это означает стены с высоким значением R с минимальными тепловыми мостами, хорошо изолированным чердаком, окнами с тройным остеклением и минимальной инфильтрацией (воздухонепроницаемость). Мы определили , что максимум, который выдержит наша южная крыша, – это система мощностью 10 кВт, которая будет генерировать примерно 12 000 кВтч в год, так что это наш энергетический бюджет.

Существуют онлайн-калькуляторы, в которые вы можете ввести характеристики конструкции вашего дома вместе с информацией о климате, чтобы определить количество БТЕ ежегодного отопления вашего дома. Самый простой, который я нашел, — это калькулятор на Build it Solar здесь.

Вот информация, которая требуется для подключения и значения для нашей сборки.

Расчетная температура наружного воздуха = -20 F

Типичная самая низкая температура в вашем климате зимой (см. здесь)

Градусо-дни отопления = 7416

Градусо-дни отопления определяются как количество градусов, на которое средняя дневная температура ниже 65 F (температура, ниже которой необходимо отапливать здания). Один HDD означает, что температурные условия снаружи здания были эквивалентны температуре ниже определенного порога комфортной температуры внутри здания на один градус в течение одного дня. Таким образом, тепло должно быть обеспечено внутри здания для поддержания теплового комфорта. Значения для вашего региона можно скачать здесь.

Затем необходимо ввести ряд параметров размера дома и соответствующие значения R

Потолок (площадь Ft2) = 920, значение R = 90
4-дюймовый пенопласт с открытыми порами, выдувное стекловолокно для R-90

Стена (площадь) = 2120, значение R =  40
Конструкция стены снаружи внутрь: LP Smartside, Tyvek, обшивка OSB 7/16, наружная стена 2 x 4, воздушный зазор 2,25, наружная стена 2 x 4 , напыляемая изоляция с открытыми порами, срезанная с тыльной стороны гипсокартона, 6 мл поли, 1/2 дюйма гипсокартона

Окна (площадь) = 280, значение R = 6,6 65,5, Р -Значение = 6
2 – Двери Wasco с тройным остеклением, 1 Противопожарная дверь из стекловолокна Thermatru

Этаж (площадь) = 0, Значение R = 0
У нас есть плита на уровне большей части основного этажа, поэтому мы собираемся ввести 0 здесь

Перекрытие (периметр, футы) = 106,5, R-значение на погонный фут = 2
Большая часть теплопотерь через плиту происходит по краям, поэтому программе требуется знать размер периметра плиты, а затем, поскольку это больше не область, вам нужно щелкнуть в программе, чтобы определить, какой «коэффициент» вы ввели. как значение R на фут периметра. Примеры, которые они приводят, относятся только к изоляции R-5 на внешней стороне нижнего колонтитула / стены, где у нас есть R-10, поэтому я просто приведу их лучшее значение…. R 2 за фут периметра.

Размер птичника (объем фут3) и скорость инфильтрации.
16537 Ft3 и Ach50 < 1.0
Вот где сверхплотные дома составляют сложное уравнение. На основе проверки дверцы вентилятора необходимо выяснить, достаточно ли количества воздуха, проникающего в дом, и закодировать количество воздухообменов в час. Жильцам требуется минимальный воздухообмен (0,35 Ач) в час для удаления спертого воздуха. В старых домах это значение может достигать 5, но в очень тесных домах AchNat может быть практически незначительным. Затем используется ERV (вентилятор с рекуперацией энергии) для подачи дополнительного воздуха при сохранении энергии, поскольку он обменивает тепло от теплого спертого внутреннего воздуха на поступающий холодный свежий наружный воздух. После того, как мы проведем испытание двери вентилятора, мы узнаем наш Ach50, который представляет собой количество утечки воздуха, когда в доме избыточное давление ниже 50 паскалей, но для программы требуется AchNat. Таким образом, чтобы правильно использовать калькулятор, мы сначала должны преобразовать нашу цель Ach50 в AchNat, то есть естественный коэффициент воздухообмена, который будет достигнут в доме, когда он не находится под давлением. Преобразование АчНата в Ач50 зависит от типа постройки (одноэтажная, двухэтажная), степени защиты от ветра и местоположения в стране.    Коэффициент преобразования для Ach50 в Ach(nat) можно определить из этого документа Energy Star (который содержит следующую таблицу, показанную справа). Наша сборка расположена в юго-восточном углу Миннесоты (Зона 1), у нас 2 этажа, и у нас будет нормальное экранирование (несколько деревьев и пристроенный гараж с северной стороны. Таким образом, наш коэффициент преобразования равен 12,4, а наш AchNat равен Ach50). /12.4.Если мы достигнем теста дверцы вентилятора 1,0 (Ач50), то наша АчНат будет 1/12,4 или 0,08 воздухообмена в час путем инфильтрации.Поэтому нам нужно еще 0,27 воздухообмена в час, чтобы достичь кода 0,35 воздухообмена в час. час. К счастью, этот воздухообмен будет проходить через вентилятор с рекуперацией энергии, где мы можем вернуть часть выходящего воздуха, передав его входящему воздуху. Чтобы использовать калькулятор, мы сначала вводим 0,08 в качестве нашего естественного значения инфильтрации и записываем тепло потери (4,2 млн БТЕ). Затем мы вводим количество подпиточного воздуха, которое пройдет через ERV (0,27), и умножаем потери тепла (14,3 млн БТЕ) на 0,25, так как более 75% расчетных потерь тепла будет восстановлено ERV.

Количество жильцов дома = 3

На основе количества жильцов программа рассчитывает, сколько энергии будет произведено жильцами и их приборами. Эту энергию/тепло можно вычесть из годовых потерь тепла, поскольку это энергия, которую не нужно поставлять.

Hit Calculate

Мы нажимаем кнопку расчета и видим полученные ежегодные потери в миллионах БТЕ для каждого потенциального источника потерь тепла. Для нас окна и двери (90,5 млн БТЕ), стены (9,4 млн БТЕ) и перекрытия (9,4 млн БТЕ) имеют почти одинаковые потери, при этом инфильтрация и вентиляция ERV составляют 4,2 и 3,6 млн БТЕ соответственно, а потери потолка составляют 1,8 млн БТЕ (см. график на вершина).   Программа подсчитала, что с тремя жильцами у нас будет +11,7 млн ​​БТЕ внутренней выработанной энергии, что означает, что общие ежегодные потери составят 26,2 млн БТЕ, которые должны быть обеспечены нашим мини-сплит тепловым насосом.

Солнечная энергия

Однако у нас много окон, выходящих на южную сторону, и энергопоглощающая бетонная плита, поэтому мы должны получить значительную солнечную энергию, которая должна компенсировать энергию, которую мы должны вводить в дом. Веб-сайт солнечного усиления можно использовать для расчета потенциального солнечного усиления в зависимости от местоположения, типа и размера окон. На этом веб-сайте есть раскрывающийся список, чтобы найти ваше местоположение, чтобы количество солнечных дней и продолжительность дня можно было использовать в расчетах. Единственным другим входом является SHGC (коэффициент солнечного тепла) установленного окна, который в нашем случае составляет 0,55 для наших окон с тройным остеклением Wasco Geneo.

Калькулятор исходит из того, что имеется навес, защищающий от летнего солнца, поэтому пиковый тепловой прирост фактически достигается в переходные сезоны между весной и летом, осенью и зимой, когда день относительно длинный и относительно низкий. Нам потребуется тепло только с октября по март, поэтому мы включим в наши расчеты только эти солнечные поступления. У нас есть около 200 квадратных футов окон, выходящих на юг, если не учитывать оконные пробки. С октября по март калькулятор показывает солнечную прибавку 88 000 БТЕ/фут2 окон. Таким образом, у нас есть потенциал для производства 17 600 000 БТЕ энергии, чтобы компенсировать нашу общую сумму.

Электрическая отопительная нагрузка

В верхней части этой страницы находится гистограмма, показывающая все потери энергии (окна, стены, полы, инфильтрация и т. д.) и поступления (приборы, люди, солнечная энергия), а затем общее что в сумме составляет 8,6 млн БТЕ/год или 4000 БТЕ/кв. фут. Это было бы удивительным числом, если бы мы смогли достичь этого значения, поскольку оно было бы ниже как международного ( 4755 БТЕ/кв. фут), так и американской зоны 1 (7300 БТЕ/кв. /кв.м) стандарты пассивного дома. Коэффициент преобразования БТЕ в кВтч составляет 1 кВтч = 3412 БТЕ, поэтому для выработки 8,6 млн БТЕ потребуется 2512 кВтч. В различных температурных диапазонах мини-сплит-тепловые насосы имеют эффективность в среднем от 200 до 300%, поэтому, если мы возьмем низкую среднюю эффективность (200%), потребуется всего 1254 кВтч для производства 8,6 млн БТЕ / год, которые нам потребуются для обогрева нашего дома. Это всего 10% нашего бюджета на электроэнергию. Мы считаем, что могли бы выделить до 33% нашего бюджета на отопление, что составляет 4000 кВтч или 27,3 млн БТЕ (тепловой насос с эффективностью 200%). Конечно, все эти расчеты являются приблизительными и зависят от соблюдения надлежащих методов тепло- и воздухонепроницаемости здания.

Пример Up-Hill House

Up-Hill house в верхней части Нью-Йорка представляет собой двухэтажный дом над подвалом с выходом из подвала, с 2 спальнями, 1 ванной комнатой, площадью 600 кв. жилой площади или 1800 кв.м кондиционированных площадей. R-значение плиты составляет 30, R-значение стены фундамента составляет 41, R-значение стены выше уровня земли 44 (двойная стойка с выдувной целлюлозой), R-значение холодного чердака составляет 75, их Ach50 составлял 0,46, и они используют механический ERV. вентиляция и мини-сплиты Mitsubishi. Окна имеют U-значения примерно от 0,18 до 0,24. Дом находится в зоне 5 с 6500 CDD, а оборудованные солнечные панели вырабатывают 8500 кВтч электроэнергии от солнечной энергии. Они использовали около 1800 кВтч на отопление каждый год, используя свои мини-сплиты без воздуховодов. Чтобы преобразовать потребление тепла в относительное значение, вы делите кВтч, использованные кондиционируемой площадью помещения (1800 футов2), на HDD, чтобы получить значение кВтч/фут2*HDD. Таким образом, это значение будет равно 1800 кВтч/1800 футов2/6500HDD = 0,000154 кВтч / Ft2-HDD. Это был очень хорошо сделанный дом, в котором большое внимание уделялось герметизации и изоляции.

Проверка работоспособности

Возможно, либо наши расчеты инфильтрации/ERV, либо наши расчеты пассивного солнечного излучения чрезмерно оптимистичны. Если вы конвертируете нашу электрическую тепловую нагрузку, рассчитанную выше (1254 кВтч) и делите на нашу площадь в квадратных футах (2100 с подвалом) и наш HDD 7500, наша тепловая эффективность будет 1254 кВтч / 2100 / 7500 HDD для 0,000076 кВтч / Ft2-HDD. Это в два раза лучше, чем в примере Up-Hill House, и, вероятно, довольно маловероятно. Возможно, лучшим примером может служить дом с высокими эксплуатационными характеристиками, построенный Transformations INC. Эти дома были либо плитными, либо полностью цокольными. Р-10 под перекрытием, Р-20 стены подвала, Р-46 открытая ячейка с утеплением выше уровня стен, холодный чердак Р-63, окна U=0,22 и значения Ач50 от 1 до 1,5. Эти дома имели в среднем от 0,00013 до 0,0004 кВтч/фут2/жесткий диск, причем большинство из них составляло приблизительно 0,00025 кВтч/фут2/жесткий диск, если учитывать подвалы. Если мы вычислим наши домашние значения, используя 0,00025 кВтч/фут2/жесткий диск, мы получим 0,00025 x 2100 x 7500 = 39.75 кВтч. Это будет 1/3 нашего энергетического бюджета, и это может быть нормально, если мы сможем контролировать другие виды использования.

 

Простой расчет нагрузки на отопление и охлаждение дома

«Эрни и Майк отлично поработали над установкой моей новой печи и кондиционера. “Это было сделано. Они были организованы, эффективны и хорошо защищали остальную часть дома. В тот же день установили и печь, и кондиционер. Эрни был вежлив, информативен и явно знал свою работу лучше, чем кто-либо, с кем я сталкивался раньше. Блоки выглядят так хорошо, что гости теперь могут ознакомиться с нашей новой системой. Apollo явно не компания-однодневка. Я бы порекомендовал их всем, кому нужна новая печь и/или кондиционер».

– Джерри А.

«Я позвонил в Аполлон из-за протечки воды, которая, как я думал, произошла в нашем душе наверху, когда он шел на кухню. Робби пришел и заверил меня, что все в порядке, и посмотрел на всю остальную сантехнику. поменял несколько труб для нашей стиральной машины и прочистил канализацию. Он был очень мил и хорошо осведомлен по всем моим вопросам. В итоге я подписался на план ухода и был очень доволен своим обслуживанием».

– Кассандра Б.

“Команда Apollo превзошла мои ожидания. Как владелец бизнеса, я очень внимательно отношусь к деталям и стремлюсь обеспечить превосходное обслуживание. Все, от торгового представителя до монтажной бригады, работали на высоком уровне. Например, монтажная бригада приложила все усилия, чтобы защитить наши полы, установив напольные направляющие, поперек деревянных полов и вверх по лестнице.

Они даже помыли стены после отъезда. Я очень рекомендую эту компанию».

– Рэнди Б.

“Мы запланировали оценку И настройку. Мы знали, что с нашей печью что-то не так, но надеялись, что сможем продержаться до конца сезона. Когда мы рассказали Биллу, что делает наша печь “, он сразу же предупредил нас о возможном исходе: треснувший теплообменник. Он наблюдал, как пламя катится назад, проверил уровень угарного газа, который был настолько высок, что последнее показание счетчика было 5600, прежде чем сказать “высокий”. Он сразу же закрыл его вниз, пометил его и объяснил, что с такими высокими уровнями и детьми в нашем доме он хотел немедленно убраться.Он продолжил осмотр и показал нам через камеру, что он не только был треснут в нескольких местах, но и имел дыры повсюду. , Он дал нам несколько вариантов его ремонта; его знания, а также искренняя забота были полезными и освежающими. К счастью, мы также запланировали приезд оценщика Мики, и мы смогли получить затраты между ремонтом и заменой (с несколькими вариантами ) Мы решили заменить печь на гораздо более эффективную и подходящую по размеру для нашего дома.