Tính toán hệ thống sưởi ấm của một ngôi nhà riêng: quy tắc và ví dụ tính toán
Sưởi ấm một ngôi nhà riêng là một yếu tố cần thiết của nhà ở thoải mái. Đồng ý rằng việc bố trí tổ hợp sưởi ấm cần được tiếp cận cẩn thận, bởi vì... những sai lầm sẽ phải trả giá đắt.Nhưng bạn chưa bao giờ thực hiện những phép tính như vậy và không biết cách thực hiện chúng một cách chính xác?
Chúng tôi sẽ giúp bạn - trong bài viết của chúng tôi, chúng tôi sẽ xem xét chi tiết cách tính toán hệ thống sưởi ấm của một ngôi nhà riêng để bổ sung hiệu quả lượng nhiệt thất thoát trong những tháng mùa đông.
Chúng tôi sẽ đưa ra các ví dụ cụ thể, bổ sung cho bài viết những hình ảnh trực quan và mẹo video hữu ích, cũng như các bảng liên quan với các chỉ số và hệ số cần thiết để tính toán.
Nội dung của bài viết:
Mất nhiệt của một ngôi nhà riêng
Tòa nhà mất nhiệt do chênh lệch nhiệt độ không khí trong và ngoài nhà. Diện tích bao che của tòa nhà (cửa sổ, mái, tường, móng) càng lớn thì tổn thất nhiệt càng cao.
Cũng mất năng lượng nhiệt liên quan đến vật liệu của các kết cấu bao quanh và kích thước của chúng. Ví dụ, tổn thất nhiệt từ tường mỏng lớn hơn từ tường dày.
Hiệu quả tính toán sưởi ấm đối với nhà riêng phải tính đến vật liệu xây dựng kết cấu bao quanh.
Ví dụ, với độ dày bằng nhau của các bức tường làm bằng gỗ và gạch, chúng dẫn nhiệt với cường độ khác nhau - sự mất nhiệt qua các cấu trúc bằng gỗ chậm hơn. Một số vật liệu truyền nhiệt tốt hơn (kim loại, gạch, bê tông), những vật liệu khác kém hơn (gỗ, len khoáng sản, bọt polystyrene).
Bầu không khí bên trong một tòa nhà dân cư có liên quan gián tiếp đến môi trường không khí bên ngoài. Tường, cửa sổ và cửa ra vào, mái nhà và móng vào mùa đông truyền nhiệt từ trong nhà ra bên ngoài, mang lại cảm giác lạnh. Chúng chiếm 70-90% tổng lượng nhiệt thất thoát của ngôi nhà.
Sự rò rỉ năng lượng nhiệt liên tục trong mùa nóng cũng xảy ra thông qua hệ thống thông gió và thoát nước.
Khi tính toán tổn thất nhiệt của việc xây dựng nhà ở riêng lẻ, dữ liệu này thường không được tính đến. Nhưng việc đưa nhiệt thất thoát qua hệ thống thoát nước và thông gió vào tính toán nhiệt tổng thể của một ngôi nhà vẫn là một quyết định đúng đắn.
Không thể tính toán mạch sưởi ấm tự động của một ngôi nhà nông thôn mà không đánh giá sự mất nhiệt của các cấu trúc bao quanh nó. Chính xác hơn là nó sẽ không hoạt động xác định công suất của lò hơi sưởi ấm, đủ để sưởi ấm ngôi nhà trong những đợt sương giá khắc nghiệt nhất.
Phân tích mức tiêu thụ năng lượng nhiệt thực tế qua các bức tường sẽ cho phép chúng ta so sánh chi phí của thiết bị và nhiên liệu nồi hơi với chi phí cách nhiệt của các kết cấu bao quanh.
Xét cho cùng, một ngôi nhà càng tiết kiệm năng lượng, tức là. Càng mất ít nhiệt năng trong những tháng mùa đông thì chi phí mua nhiên liệu càng thấp.
Để tính toán chính xác hệ thống sưởi ấm, bạn sẽ cần hệ số dẫn nhiệt vật liệu xây dựng thông thường.
Tính toán tổn thất nhiệt qua tường
Sử dụng ví dụ về một ngôi nhà hai tầng thông thường, chúng ta sẽ tính toán tổn thất nhiệt thông qua các cấu trúc tường của nó.
Dữ liệu ban đầu:
- một “hộp” hình vuông có tường mặt tiền rộng 12 m, cao 7 m;
- Trên tường có 16 lỗ, diện tích mỗi lỗ 2,5 m2;
- vật liệu ốp tường mặt tiền – gạch ceramic đặc;
- độ dày của tường - 2 viên gạch.
Tiếp theo, chúng ta sẽ tính toán một nhóm chỉ tiêu tạo nên tổng giá trị tổn thất nhiệt qua tường.
Chỉ số kháng truyền nhiệt
Để tìm ra chỉ số cản truyền nhiệt của tường mặt tiền, bạn cần chia độ dày của vật liệu tường cho hệ số dẫn nhiệt của nó.
Đối với một số vật liệu kết cấu, dữ liệu về hệ số dẫn nhiệt được trình bày trong các hình ảnh bên trên và bên dưới.
Tường có điều kiện của chúng tôi được xây bằng gạch đặc gốm, hệ số dẫn nhiệt là 0,56 W/mồC. Độ dày của nó, có tính đến khối xây ở tầng trung tâm, là 0,51 m, chia độ dày của tường cho hệ số dẫn nhiệt của gạch, ta thu được điện trở truyền nhiệt của tường:
0,51 : 0,56 = 0,91 W/m2×oVỚI
Chúng tôi làm tròn kết quả chia đến hai chữ số thập phân; không cần dữ liệu chính xác hơn về khả năng truyền nhiệt.
Diện tích tường ngoài
Vì ví dụ là một tòa nhà hình vuông nên diện tích các bức tường của nó được xác định bằng cách nhân chiều rộng với chiều cao của một bức tường, sau đó với số lượng bức tường bên ngoài:
12 7 4 = 336 m2
Như vậy, chúng ta đã biết diện tích của các bức tường mặt tiền. Nhưng còn khoảng mở cửa sổ và cửa ra vào thì sao, tổng cộng chiếm 40 m2 (2,5 16 = 40 m)2) tường mặt tiền, chúng có cần được tính đến không?
Thật vậy, làm thế nào để tính toán chính xác sưởi ấm tự động trong một ngôi nhà gỗ không tính đến khả năng truyền nhiệt của kết cấu cửa sổ và cửa đi.
Nếu bạn cần tính toán tổn thất nhiệt của một tòa nhà lớn hoặc một ngôi nhà ấm áp (tiết kiệm năng lượng) - vâng, khi tính toán hệ số truyền nhiệt của khung cửa sổ và cửa ra vào sẽ chính xác.
Tuy nhiên, đối với các tòa nhà xây dựng nhà ở riêng lẻ thấp tầng được xây dựng từ vật liệu truyền thống, việc mở cửa và cửa sổ có thể bị bỏ qua. Những thứ kia. không trừ diện tích của chúng khỏi tổng diện tích của các bức tường mặt tiền.
Tổn thất nhiệt chung từ tường
Chúng tôi tìm ra sự mất nhiệt của bức tường trên một mét vuông khi nhiệt độ không khí bên trong và bên ngoài ngôi nhà chênh lệch một độ.
Để thực hiện việc này, hãy chia đơn vị cho điện trở truyền nhiệt của tường, được tính toán trước đó:
1: 0,91 = 1,09 W/m2·ồVỚI
Biết được tổn thất nhiệt trên một mét vuông chu vi của các bức tường bên ngoài, có thể xác định được tổn thất nhiệt ở nhiệt độ ngoài trời nhất định.
Ví dụ: nếu nhiệt độ trong ngôi nhà là +20 ồC, và ngoài trời là -17 ồC chênh lệch nhiệt độ sẽ là 20+17=37 ồC. Trong tình huống như vậy, tổng lượng nhiệt tổn thất từ các bức tường của ngôi nhà có điều kiện của chúng ta sẽ là:
0,91 336 37 = 11313 W,
Trong đó: 0,91 - khả năng truyền nhiệt trên một mét vuông tường; 336 - diện tích tường mặt tiền; 37 - chênh lệch nhiệt độ giữa không khí trong phòng và đường phố.
Hãy tính toán lại giá trị tổn thất nhiệt thu được thành kilowatt giờ, chúng thuận tiện hơn cho việc nhận thức và tính toán tiếp theo về công suất của hệ thống sưởi.
Tổn thất nhiệt từ tường tính bằng kilowatt giờ
Đầu tiên, chúng ta hãy tìm hiểu xem trong một giờ nhiệt lượng sẽ đi qua các bức tường là bao nhiêu với chênh lệch nhiệt độ là 37 ồVỚI.
Chúng tôi xin nhắc bạn rằng việc tính toán được thực hiện cho một ngôi nhà có các đặc điểm kết cấu được chọn có điều kiện để tính toán trình diễn:
11313 · 1 : 1000 = 11,313 kWh,
Trong đó: 11313 là lượng nhiệt tổn thất thu được trước đó; 1 giờ; 1000 là số watt trong một kilowatt.
Để tính tổn thất nhiệt mỗi ngày, nhân lượng nhiệt tổn thất mỗi giờ với 24 giờ:
11,313 24 = 271,512 kWh
Để rõ ràng, chúng ta hãy tìm hiểu sự mất mát năng lượng nhiệt trong toàn bộ mùa sưởi ấm:
7 30 271,512 = 57017,52 kWh,
Trong đó: 7 là số tháng trong mùa nóng; 30 - số ngày trong tháng; 271.512 - tổn thất nhiệt hàng ngày của tường.
Như vậy, tổn thất nhiệt ước tính của một ngôi nhà có đặc điểm kết cấu bao quanh được chọn ở trên sẽ là 57.017,52 kWh trong 7 tháng mùa nóng.
Có tính đến ảnh hưởng của thông gió trong nhà riêng
Ví dụ, chúng tôi sẽ tính toán tổn thất nhiệt thông gió trong mùa nóng cho một ngôi nhà hình vuông thông thường, có tường rộng 12 mét và cao 7 mét.
Không tính đến đồ đạc và tường bên trong, thể tích bên trong của bầu không khí trong tòa nhà này sẽ là:
12 12 7 = 1008 m3
Ở nhiệt độ không khí +20 ồC (chuẩn mực trong mùa nóng), khối lượng riêng là 1,2047 kg/m3, nhiệt dung riêng là 1,005 kJ/(kg·ồVỚI).
Hãy tính khối lượng không khí trong nhà:
1008 · 1,2047 = 1214,34 kg,
Trong đó: 1008 là thể tích không khí trong nhà; 1.2047 - mật độ không khí ở t +20 ồVỚI .
Giả sử lượng không khí trong nhà thay đổi gấp 5 lần. Lưu ý rằng chính xác yêu cầu về khối lượng cung cấp không khí trong lành phụ thuộc vào số lượng cư dân của ngôi nhà.
Với chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa nhà và ngoài đường trong mùa nóng bằng 27 ồC (20 ồTừ nhà, -7 ồTừ khí quyển bên ngoài), năng lượng nhiệt sau đây cần thiết mỗi ngày để làm nóng không khí cung cấp lạnh:
5 27 1214,34 1,005 = 164755,58 kJ,
Trong đó: 5 là số lần thay đổi không khí trong nhà; 27 - chênh lệch nhiệt độ giữa không khí trong phòng và đường phố; 1214.34 - mật độ không khí ở t +20 ồVỚI; 1,005 là nhiệt dung riêng của không khí.
Hãy chuyển đổi kilôgam thành kilowatt giờ bằng cách chia giá trị cho số kilôgam trong một kilowatt giờ (3600):
164755,58 : 3600 = 45,76 kWh
Sau khi tính toán chi phí nhiệt năng để sưởi ấm không khí trong nhà khi nó được thay thế năm lần thông qua thông gió cưỡng bức, chúng ta có thể tính toán tổn thất nhiệt “không khí” cho mùa sưởi ấm kéo dài bảy tháng:
7 30 45,76 = 9609,6 kWh,
Trong đó: 7 là số tháng nóng; 30 là số ngày trung bình trong một tháng; 45,76 - mức tiêu thụ năng lượng nhiệt hàng ngày để sưởi ấm không khí cung cấp.
Tiêu thụ năng lượng thông gió (xâm nhập) là không thể tránh khỏi, vì việc cập nhật không khí trong khuôn viên ngôi nhà là rất quan trọng.
Nhu cầu sưởi ấm của bầu không khí thay đổi trong nhà phải được tính toán, tổng hợp với tổn thất nhiệt qua lớp vỏ của tòa nhà và được tính đến khi chọn lò hơi sưởi ấm. Còn một loại tiêu hao năng lượng nhiệt nữa, loại cuối cùng là thất thoát nhiệt qua cống thoát nước.
Tiêu thụ năng lượng cho việc chuẩn bị DHW
Nếu trong những tháng ấm áp, nước lạnh chảy từ vòi vào nhà, thì vào mùa nóng, nước lạnh như băng, với nhiệt độ không cao hơn +5 ồC. Không thể tắm, rửa bát và giặt giũ nếu không đun nóng nước.
Nước tích tụ trong bồn cầu nhà vệ sinh tiếp xúc qua các bức tường với bầu không khí trong nhà, lấy đi một phần nhiệt. Điều gì xảy ra với nước được làm nóng bằng cách đốt nhiên liệu không tự do và sử dụng cho nhu cầu sinh hoạt? Nó được đổ vào cống.
Hãy xem một ví dụ. Giả sử một gia đình có ba người sử dụng 17 m3 tưới nước hàng tháng. 1000 kg/m3 là mật độ của nước và 4,183 kJ/kgồC là nhiệt dung riêng của nó.
Đặt nhiệt độ làm nóng trung bình của nước dùng cho nhu cầu sinh hoạt là +40 ồC. Theo đó, chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa nước lạnh vào nhà (+5 ồC) và đun nóng trong nồi hơi (+30 ồC) hóa ra là 25 ồVỚI.
Để tính toán tổn thất nhiệt trong cống, chúng tôi xem xét:
17 1000 25 4.183 = 1777775 kJ,
Trong đó: 17 là lượng nước tiêu thụ hàng tháng; 1000 là mật độ của nước; 25 - chênh lệch nhiệt độ giữa nước lạnh và nước nóng; 4.183 - nhiệt dung riêng của nước;
Để chuyển đổi kilôgam thành kilowatt giờ dễ hiểu hơn:
1777775 : 3600 = 493,82 kWh
Như vậy, trong khoảng thời gian bảy tháng của mùa sưởi ấm, nhiệt năng đi vào cống với lượng:
493,82 7 = 3456,74 kWh
Tiêu thụ năng lượng nhiệt để đun nóng nước phục vụ nhu cầu vệ sinh là nhỏ so với tổn thất nhiệt qua tường và thông gió. Nhưng đây cũng là những chi phí năng lượng nạp vào lò hơi hoặc lò hơi và gây tiêu hao nhiên liệu.
Tính toán công suất sưởi ấm nồi hơi
Lò hơi là một phần của hệ thống sưởi ấm được thiết kế để bù đắp sự mất nhiệt của tòa nhà. Và ngoài ra, trong trường hợp hệ thống mạch kép hoặc khi trang bị cho lò hơi một lò hơi gia nhiệt gián tiếp để làm ấm nước phục vụ nhu cầu vệ sinh.
Bằng cách tính toán lượng nhiệt thất thoát hàng ngày và lượng nước ấm tiêu thụ “vào cống”, bạn có thể xác định chính xác công suất nồi hơi cần thiết cho một ngôi nhà ở một khu vực nhất định và đặc điểm của các cấu trúc bao quanh.
Để xác định công suất của lò hơi sưởi ấm, cần tính toán chi phí năng lượng nhiệt của ngôi nhà thông qua các bức tường mặt tiền và để sưởi ấm bầu không khí thay đổi của không khí bên trong.
Cần có dữ liệu về tổn thất nhiệt tính bằng kilowatt giờ mỗi ngày - trong trường hợp một ngôi nhà thông thường, được tính làm ví dụ, đây là:
271,512 + 45,76 = 317,272 kWh,
Trong đó: 271.512 - tổn thất nhiệt hàng ngày từ các bức tường bên ngoài; 45,76 - tổn thất nhiệt hàng ngày để sưởi ấm không khí cung cấp.
Theo đó, công suất làm nóng cần thiết của lò hơi sẽ là:
317,272: 24 (giờ) = 13,22 kW
Tuy nhiên, lò hơi như vậy sẽ chịu tải trọng cao liên tục, làm giảm tuổi thọ của nó. Và vào những ngày đặc biệt băng giá, công suất thiết kế của lò hơi sẽ không đủ, vì với sự chênh lệch nhiệt độ cao giữa không khí trong phòng và ngoài trời, tổn thất nhiệt của tòa nhà sẽ tăng mạnh.
Đó là lý do tại sao chọn nồi hơi theo tính toán trung bình về chi phí năng lượng nhiệt, nó không có giá trị - nó có thể không chống chọi được với những đợt sương giá nghiêm trọng.
Sẽ là hợp lý nếu tăng 20% công suất cần thiết của thiết bị nồi hơi:
13,22 · 0,2 + 13,22 = 15,86 kW
Để tính công suất cần thiết của mạch thứ hai của nồi hơi làm nóng nước để rửa bát, tắm rửa, v.v., bạn cần chia lượng nhiệt tiêu thụ hàng tháng của tổn thất nhiệt “cống” cho số ngày trong tháng và cho 24 giờ. :
493,82:30:24 = 0,68 kW
Dựa trên tính toán, công suất nồi hơi tối ưu cho ngôi nhà mẫu là 15,86 kW cho mạch sưởi và 0,68 kW cho mạch sưởi.
Lựa chọn bộ tản nhiệt sưởi ấm
Theo truyền thống sức mạnh tản nhiệt sưởi ấm Nên chọn theo diện tích của phòng có hệ thống sưởi và ước tính nhu cầu điện năng cao hơn 15-20% để đề phòng.
Sử dụng một ví dụ, chúng ta hãy xem phương pháp chọn bộ tản nhiệt là “diện tích 10 m2 - 1,2 kW” chính xác như thế nào.
Dữ liệu ban đầu: phòng góc ở tầng 1 của tòa nhà xây dựng nhà ở riêng lẻ hai tầng; tường ngoài bằng gạch men hai hàng; phòng rộng 3 m, dài 4 m, trần cao 3 m.
Sử dụng sơ đồ lựa chọn đơn giản, đề xuất tính diện tích của căn phòng, chúng tôi xem xét:
3 (rộng) 4 (dài) = 12 m2
Những thứ kia. công suất cần thiết của bộ tản nhiệt sưởi ấm khi tăng 20% là 14,4 kW. Bây giờ hãy tính các thông số công suất của bộ tản nhiệt sưởi ấm dựa trên sự mất nhiệt của căn phòng.
Trên thực tế, diện tích của căn phòng ảnh hưởng đến sự mất năng lượng nhiệt ít hơn diện tích các bức tường của nó quay về một phía bên ngoài tòa nhà (mặt tiền).
Vì vậy, chúng ta sẽ tính toán chính xác diện tích các bức tường “phố” có trong phòng:
3 (rộng) 3 (cao) + 4 (dài) 3 (cao) = 21 m2
Biết diện tích các bức tường truyền nhiệt “ra đường”, chúng ta sẽ tính được lượng nhiệt thất thoát nếu nhiệt độ phòng và đường phố chênh nhau 30ồ (trong nhà +18 ồC, bên ngoài -12 ồC), và ngay lập tức tính bằng kilowatt-giờ:
0,91 21 30: 1000 = 0,57 kW,
Trong đó: 0,91 - khả năng truyền nhiệt m2 của tường phòng quay ra “bên ngoài”; 21 - diện tích tường “phố”; 30 - chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài nhà; 1000 là số watt trong một kilowatt.
Hóa ra là để bù đắp sự thất thoát nhiệt qua các bức tường mặt tiền của cấu trúc này, ở mức 30ồ Do chênh lệch nhiệt độ trong nhà và ngoài trời nên sưởi ấm với công suất 0,57 kWh là đủ. Hãy tăng công suất cần thiết lên 20, thậm chí 30% - chúng ta nhận được 0,74 kWh.
Do đó, yêu cầu về năng lượng sưởi ấm thực tế có thể thấp hơn đáng kể so với sơ đồ giao dịch “1,2 kW trên một mét vuông diện tích phòng”.
Hơn nữa, việc tính toán chính xác công suất cần thiết của bộ tản nhiệt sưởi ấm sẽ làm giảm âm lượng chất làm mát trong hệ thống sưởi ấm, điều này sẽ giảm tải cho lò hơi và chi phí nhiên liệu.
Kết luận và video hữu ích về chủ đề này
Nhiệt từ nhà đi đâu - câu trả lời được cung cấp bằng video trực quan:
Video thảo luận về quy trình tính toán tổn thất nhiệt của một ngôi nhà qua lớp vỏ của tòa nhà. Biết được sự mất nhiệt, bạn có thể tính toán chính xác công suất của hệ thống sưởi:
Để xem video chi tiết về nguyên tắc chọn đặc tính công suất của lò hơi sưởi ấm, hãy xem bên dưới:
Sản xuất nhiệt trở nên đắt hơn mỗi năm - giá nhiên liệu tăng. Và luôn không có đủ nhiệt. Không thể thờ ơ với mức tiêu thụ năng lượng của một ngôi nhà - nó hoàn toàn không có lãi.
Một mặt, mỗi mùa sưởi ấm mới khiến chủ nhà ngày càng tốn nhiều chi phí hơn. Mặt khác, việc cách nhiệt các bức tường, nền móng và mái nhà của một ngôi nhà nông thôn lại tốn rất nhiều tiền. Tuy nhiên, tòa nhà càng ít nhiệt thì chi phí sưởi ấm sẽ càng rẻ..
Bảo quản nhiệt trong khuôn viên ngôi nhà là nhiệm vụ chính của hệ thống sưởi ấm trong những tháng mùa đông.Việc lựa chọn công suất sưởi ấm của lò hơi phụ thuộc vào tình trạng của ngôi nhà và chất lượng cách nhiệt của các cấu trúc bao quanh nó. Nguyên tắc “kilowatt trên 10 mét vuông diện tích” hoạt động trong một ngôi nhà ở điều kiện trung bình của mặt tiền, mái nhà và móng.
Bạn đã tự tính toán hệ thống sưởi ấm cho ngôi nhà của mình chưa? Hoặc bạn có nhận thấy sự khác biệt trong các tính toán được đưa ra trong bài viết không? Hãy chia sẻ kinh nghiệm thực tế hoặc lượng kiến thức lý thuyết của bạn bằng cách để lại bình luận ở khối bên dưới bài viết này.
Thật tốt khi bây giờ có thể tính toán chính xác hệ thống sưởi ấm của một ngôi nhà riêng. Bằng cách tránh những sai lầm ở giai đoạn lập kế hoạch, chúng ta tiết kiệm được rất nhiều tiền bạc, thời gian và thần kinh, đồng thời có được điều kiện sống thoải mái. Trước đây, mọi thứ đều được thực hiện bằng mắt, theo ý thích và sau này thường phải hoàn thiện hoặc làm lại toàn bộ. Thật tuyệt vời khi khoa học đang được áp dụng.
Nếu bạn muốn có một ngôi nhà ấm áp và ấm cúng thì bạn phải tính toán hệ thống sưởi ấm. May mắn thay, hiện nay có rất nhiều máy tính trực tuyến trên Internet giúp đơn giản hóa công việc.