Розрахунок тепловтрат будівлі
15 Jan 2021Розрахунок термічних властивостей будівлі при -20°Ц
Тепловтрати двоповерхового будинку з Слоноблоків розміром x м.
Формула для обрахунку втрат тепла
Втрати тепла через поверхні вимірюються як:
\[Q = S \cdot U \cdot ΔT\]де
- $S$ — це площа поверхні (м²),
- $U$ — теплопровідність поверхні (усереднена, Вт/м²°Ц),
- $ΔT$ — різниця температур (при комфортній температурі в °Ц у будинку, і при температурі °Ц ззовні, різниця температур складає °Ц).
Втрати тепла через вікна
Втрати тепла через вікна розраховуються по тій самій формулі.
Площа $S_w$ для вікон розміром x м складає м².
Теплопровідність вікон $Uw$ для вікон «» складає Вт/м²°Ц.
Втрати тепла $Qw$ через вікна складатимуть Вт.
Втрати тепла через двері
Втрати тепла через дверей розраховуються по тій самій формулі.
Площа $S_d$ для дверей розміром x м складає м².
Теплопровідність дверей $U_d$ для дверей «» складає Вт/м²°Ц.
Втрати тепла $Q_d$ через двері складатимуть Вт.
Втрати тепла через стіни
Втрати тепла через стіни та стелю розраховуються як
\[Q_b = S_b \cdot ΔT \cdot λ / d\]де
- $d$ — товщина утеплювача стін та стелі(м),
- $λ$ — коефіцієнт теплопровідності стіни з утеплювачем (усереднений, Вт/м°Ц).
Усереднена теплопровідність стін $U_d = λ / d$ з утеплювачем товщиною м з соломи, при коефіцієнті теплопровідності соломи $λ$ у Вт/м°Ц, складає Вт/м²°Ц.
Загальна площа $S = 2 \cdot l \cdot h + 2 \cdot w \cdot h + l \cdot w$ утеплених зовнішніх поверхонь будинку розміром xx м, без врахування площі фундаменту та вікон і дверей: м².
Таким чином, втрати тепла через стіни $Q_b$ складатимуть Вт.
Втрати тепла через вентиляцію
Втрати тепла через вентиляцію з рекуператором тепла рахуються як
\[Q_v = v \cdot ρ \cdot c \cdot ΔT_v\]де
- $v$ — обʼєм повітря, який вентилюється за секунду (м³/с),
- $ρ$ — густина повітря ( кг/м³),
- $с$ - коефіцієнт теплоємності повітря ( Дж/кг°Ц),
- $ΔT_v$ — різниця температур, на яку потрібно підігріти повітря після проходження через рекуператор.
Обʼєм повітря, який вентилюється, розраховується як
\[v = V \cdot n / D\]де
- $V$ — це обʼєм повітря у будинку (м³),
- $n$ — кількість змін повітря за добу (раз),
- $D$ — кількість секунд у добі (86400 с).
Для комфорту, при поточних значеннях рівня CO2 у повітрі, рекомендується змінювати повітря рази на добу. Таким чином, обʼєм будинку $V$ складає м³, а швидкість вентилювання $v$ — м³/с.
Ефективність рекуператора при °Ц складає %. Тобто, після проходження рекуператора, температура зовнішнього повітря піднімається до °Ц, а отже потрібно догріти м³ повітря на °Ц.
Відповідно $Q_v$ складає Вт (або Дж/с).
Сумарні втрати тепла
Сумарні втрати тепла будинку через стіни, стелю, вікна, двері, та вентиляцію можна порахувати як
\[Q = Q_b + Q_w + Q_d + Q_v\]і вони складають Вт.
Розподіл втрат тепла за категоріями
Потужність системи опалення
Опалювальна система для будинку вибирається із запасом 3х, щоб мати можливість швидко розігріти будинок при потребі. З іншого боку, при проживанні у будинку, люди та побутові прилади споживають енергію та виділяють тепло, а у не жилому будинку вентиляція не потрібна і температура може бути нижчою. Також, сонце гріє будинок через вікна. Традиційно, з врахуванням додаткових джерел тепла, внутрішня температура будинку розраховується з дисконтом $δ$ 4,5°Ц, тобто +15,5°Ц. Тоді потужність системи опалення повинна бути не меншою ніж $P = 3 \cdot Q \cdot (ΔT - δ) / ΔT$, що складає Вт.