Пример расчета необходимой мощности отопления. Расчет теплопотерь загородного дома.
Раздел. Отопление дома
Для того, что бы правильно выбрать как способ отопления, и минимально необходимую мощность отопителя, важно подсчитать общую величину тепла, которую дом будет терять. Т.е. рассчитать теплопотери, исходя из комфортной температуры внутри и максимально холодной температуры снаружи. Для Владимирской области минимальная температура снаружи зимой принимается - 40 С (редко, но бывает). А комфортную температуру внутри помещения можно считать + 20 С. Т.е. перепад температуры составляет около 60 градусов.
Расчет, разумеется. оценочный, так как совершенно точно рассчитать теплопотери нет никакой возможности (надо будет учитывать неоднородность стен, наличие возможных мостиков холода, площадь окон, их теплопотери и пр. и пр.). Да это и не нужно. Важно знать порядок этих теплопотерь, что бы определиться с отоплением. Любая неоднозначность и допуски должны трактоваться в сторону увеличения теплопотерь (т.е. увеличения мощности отопителя).
Для расчетов нам потребуется справочная величина соотношения между Ваттами, Джоулями и калориями (килокалориями). Потому что мощность измеряется в Ваттах (килоВаттах), а теплота сгорания топлива и теплотворность печей – в Джоулях и килокалориях.
Итак: 1 Вт/м*град = 0,86 Ккал/м*час*град = 3600 Дж/м*час*град
С материалом и конструкцией стен я уже определился (это керамзитобетон и пенополистирол) ( см. Расчет теплового сопротивления стены загородного дома из монолитного керамзитобетона с дополнительным утеплением. ), Коэффициент теплового сопротивления такой стены составляет
0.2 Ватт/град (толщина стен уже учтена). Соответственно, через каждый квадратный метр поверхности стены при разнице температур 60 градусов будет уходить 12 ватт тепла (или 43200 Дж/час, или 10,3 Ккал.)
- Современная механизированная штукатурка в Москве позволяет существенно ускорить процесс отделки стен и потолков в строительных проектах.
- С помощью современных механизированных систем штукатурки возможно достичь высокой точности и качества отделки, сократив при этом затраты на ручной труд и материалы.
- Механизированная штукатурка в Москве используется как в жилищном строительстве, так и в коммерческих проектах, позволяя создать эффективное решение для любого проекта отделки.
Но тепло уходит не только через стены, но и через кровлю, и через пол. Поскольку чердачных помещений в моем доме практически не предусматривается, можно считать всю крышу за стену с Ктп = 0,2 ватт/м *град (с учетом толщины). Т.е. примерно те же 12 Ватт/м2
Поскольку площадь крыши равна примерно 200 м2, то потери тепла через крышу составляют 2400 Ватт или 8,64 МДж/час или
2064 Ккал/час. Потом я эту сумму приплюсую к тому, что дом теряет через стены.
Теплопотери через пол. Температура в подвалах вобщем-то всегда положительная. Поэтому перепад температур в данном случае составляет не более 20 градусов. Кроме того, под бОльшей частью отапливаемых помещений первого этажа располагается именно теплоаккумулятор ( см Проект дома. ). Поэтому пол в данном случае будет выступать как источник тепла, а не его проводник наружу. Единственное место - кухня площадью ок 20 кв. метров. Поскольку пол будет утепляться примерно так же как и крыша, это составит теплопотери ок. 100 Ватт. На втором этаже часть помещений (общей площадью ок. 120 кв.м.) расположена над слаботапливаемыми помещениями (гараж, мастерская). Разница температур там будет не 60 градусов, а градусов 30. Соответственно и теплопотери составят 0,2 х 30 х 120 = 720 ват. Т.е. можно считать, что теплопотери через пол составят величину примерно в 1 КВт (или 3,6 МДж/час или 860 Ккал/час).
Осталось посчитать теплопотери через стены. Для этого надо знать общую площадь стен отапливаемых помещений, выходящих наружу дома. В моем случае это примерно 150 кв. метров. Кроме того, часть стен выходит во внутренние слабо отапливаемые помещения с перепадом температур 30 гр. (примерно 50 кв. метров). Стены внутри дома между помещениями с одинаковой температурой естественно не учитываются, так как передачи тепла между ними не происходит.
Таким образом, теплопотери через стены составят:
1) 12 Вт х 150 = 1800 Вт
2) 6 Вт х 50 = 300 Вт
Итого 2100 Вт или 7,56 МДж/час или 1806 Ккал/час.
Итак, суммируем все наши теплопотери:
2400 Вт + 1000 Вт + 2100 Вт = 5,5 КВт или 4730 Ккал/час или 19,8 МегаДж/час.
Это минимально возможная мощность отопителя (или сумма мощностей нескольких отопителей) при условии идеального равномерного распределения тепла. Разумеется такое не возможно даже в принципе из-за наличия множества перегородок в доме, неоднородности стены (двери, окна), конвекции воздуха и т.д. Поэтому минимально необходимую мощность отопителя можно смело увеличить на 50%, т.е. принять равной 7-8 Квт ( 25-30 МДж/час), и то, при условии наличия мощной и правильной системы центрального отопления, равномерно распределяющей тепло по комнатам и помещениям.
25-30 МДж, Много это или мало? Для такого большого дома (площадь застройки ок. 200 кв.м) вобщем то не много. К тому же это пиковая мощность, для морозов - 40 С. Что бы получить такое количество тепла, надо сжечь примерно 2-3 килограмма дров в час (с учетом КПД печи – примерно 5 кг. Или примерно 1 литр дизельного топлива .
В моем случае, все эти цифры весьма и весьма оценочные. Они не учитывают наличие других источников тепла, как то различные бытовые приборы, наличие камина и печи в сауне. Не учтено так же наличие с южной стороны большой теплицы, которая будет помогать сберегать тепло, а в солнечные дни и служить его источником. Так же оставлен за скобками теплоаккумулятор примерно на 50 тонн воды, способный накопить (теоретически до 8000) 5000-6000 МегаДжоулей (т.е. тепла на 200-250 условных часов отопления при экстремальном морозе). Не учтено наличие солнечного коллектора площадью ок. 80 кв. метров способного в солнечный день вырабатывать ок. 50 КВт (или 180 Мдж/час) и т.д.
Кроме того, существеннейшую экономию топлива или электроэнергии может дать отказ от центральной системы отопления и переход на распределенную систему отопления для каждой комнаты. В большом доме с небольшой семьей не обязательно поддерживать высокую температуру во всех помещениях, тем более при экстремальных морозах. Достаточно поддерживать ее на уровне + 10 градусов, например, или даже меньше, имея возможность в течении нескольких часов довести ее до нормальной. Распределенная система отопления позволит полнее задействовать локальные источники тепла незначительной мощности. Например, маломощный ветроэлектрогенератор, солнечный обогрев, электрокотел малой мощности и т.д.
Распределенная система отопления позволит так же значительно эффективнее использовать и различные способы отопления. Не только водяные, но и воздушные, конвекционные или отопление инфракрасным излучением.
Для расчета необходимой мощности отопления при распределенной системе потребуется рассчитать теплопотери для каждого контура такого отопления. Но методика расчета примерно такая же.
По материалам сайта: http://dom.delaysam.ru