Розрахунок тепловтрат приватного будинку

При ретельному підході до створення системи опалення будинку необхідно почати з розрахунку тепловтрат будівлі. Втрати тепла в будинку відбуваються через стіни, вікна, дах та підлогу першого поверху. Тепло також йде разом із повітрям при вентиляції та через щілини в конструкціях.

На основі методики, описаної нижче, була створена online-програма розрахунку тепловтрат будинку.

Втрати тепла через стіни

Втрати тепла через стіни розраховуються за формулою:

Q_стін = k_стін * F_стін (t_вн - t_зовн),

де Q_стін - тепловтрати, Вт;

k_стін - коефіцієнт теплопередачі стіни, Вт/(м²*град.C);

F_стін - площа стіни;

t_вн - температура повітря всередині, град. C; можна приймати 20 град.С

t_зовн - температура повітря зовні, град. C; для Києва - мінус 22 град.С, для інших міст - за довідником

k_стін розраховується за формулою:

де k - коефіцієнт теплопередачі стіни, Вт/(м²*град.C);

d₁ - товщина першого шару стіни (наприклад, піноблоку), м;

λ₁ - коефіцієнт теплопровідності першого шару стіни, Вт/(м*K); дає виробник матеріалу або за таблиці коефіцієнтів теплопровідності

d₂ - товщина другого шару стіни (наприклад, пінопласту), м;

λ₂ - коефіцієнт теплопровідності другого шару стіни, Вт/(м*K); за принципом λ₁.

d_n, λ_n - якщо є ще шари – за принципом d₁ та λ₁;

α_вн - коефіцієнт тепловіддачі від внутрішнього повітря до стіни; приймаємо рівним 8,7.

α_зовн - коефіцієнт тепловіддачі від стіни до зовнішнього повітря; для зовнішніх стін без повітряного прошарку приймаємо рівним 23; для зовнішніх стін з повітряним прошарком (сайдинг і т.п.), а також для стін з неопалювальними приміщеннями приймаємо 12.

Втрати тепла через вікна

Тепловтрати через вікна розраховуються за такою ж формулою:

Q_вікон = k_вікон * F_вікон (t_вн - t_зовн),

де Q_вікон - тепловтрати, Вт;

k_вікон - коефіцієнт теплопередачі вікон, Вт/(м²*град.C);

F_вікон - площа вікон;

t_вн - температура повітря всередині, град. C; можна приймати 20 град.С

t_зовн - температура повітря зовні , град. C; для Києва - мінус 22 град.С, для інших міст - за довідником

k_вікон розраховується за формулою:

де k_ск - коефіцієнт теплопередачі склопакета, Вт/(м²*град.C); дає виробник

F_ск

- площа склопакета, кв.м.;

де k_р - коефіцієнт теплопередачі рами, Вт/(м²*град.C); дає виробник

F_р

- площа рами, кв.м.;

P - периметр скління, м;

ψ - коефіцієнт для врахування теплопередачі алюмінієвої смуги. приймаємо рівним 0,07

Втрати тепла через стелі

Втрати тепла через стелі розраховуються за тією самою формулою:

Q_стелі = k_стелі * F_стелі (t_вн - t_зовн),

де Q_стелі - тепловтрати, Вт;

k_стелі - коефіцієнт теплопередачі стелі, Вт/(м²*град.C);

F_стелі - площа стелі;

t_вн - температура повітря всередині, град. C; можна приймати 20 град.С

t_зовн - температура повітря зовні, град. C; для Києва - мінус 22 град.С, для інших міст - за довідником

k_стелі розраховується за формулою:

де k - коефіцієнт теплопередачі стелі, Вт/(м²*град.C);

d₁ - товщина першого шару стелі (наприклад, дерева), м;

λ₁ - коефіцієнт теплопровідності першого шару стелі, Вт/(м*K); дає виробник матеріалу або за таблицею коефіцієнтів теплопровідності

d₂ - товщина другого шару стелі (наприклад, мінвати), м;

λ₂ - коефіцієнт теплопровідності другого шару стелі, Вт/(м*K); за принципом λ₁.

d_n, λ_n - якщо є ще шари – за принципом d₁ и λ₁;

α_вн - коефіцієнт тепловіддачі від внутрішнього повітря до стелі; приймаємо рівним 8,7.

α_зовн - коефіцієнт тепловіддачі від стелі до зовнішнього повітря; для стелі мансарди з повітряним прошарком приймаємо рівним 23; для стелі мансарди з просвітами між дахом і стелею, а також за наявності горища, що не опалюється, приймаємо рівним 12.

Втрати тепла через підлогу

Втрати тепла через підлогу розраховуються за тією самою формулою:

Q_{підлоги} = k_{підлоги} * F_{підлоги} (t_вн - t_зовн),

де Q_{підлоги} - тепловтрати, Вт;

k_{підлоги} - коефіцієнт теплопередачі підлоги, Вт/(м²*град.C);

F_{підлоги} - площа підлоги;

t_вн - температура повітря всередині, град. C; можна приймати 20 град.С

t_зовн - температура повітря/грунту зовні, град. C; можна приймати 5 град.С

Підлога над грунтом

Якщо підлога знаходиться на лагах, над підвалом, що не опалюється, k_{підлоги} розраховується за формулою:

де k - коефіцієнт теплопередачі підлоги, Вт/(м²*град.C);

d₁ - товщина першого шару підлоги (наприклад, бетон), м;

λ₁ - коефіцієнт теплопровідності першого шару підлоги, Вт/(м*K); дає виробник матеріалу, або можна взяти за таблицею коефіцієнтів теплопровідності

d₂ - товщина другого шару підлоги (наприклад, пінополістирол), м;

λ₂ - коефіцієнт теплопровідності другого шару підлоги, Вт/(м*K); за принципом λ₁.

d_n, λ_n - якщо є ще шари – за принципом d₁ та λ₁;

α_вн - коефіцієнт тепловіддачі від внутрішнього повітря до підлоги; приймаємо рівним 6.

α_зовн - коефіцієнт тепловіддачі від підлоги до зовнішнього повітря/грунту. див. нижче

Під підлогою	α, Вт/(кв.м.*град.C)
холодний підвал, сполучений із зовнішнім повітрям	17
неопалювані підвали зі світловими отворами у стінах	12
неопалювальні підвали без світлових прорізів у стінах вище рівня землі, технічні підпілля нижче рівня землі	6

Підлога на ґрунті

Якщо підлога розташована безпосередньо на ґрунті, то k_{підлоги} розраховується за формулою:

де d - товщина шару, що утеплює, м;

λ - коефіцієнт теплопровідності шару, що утеплює, Вт/(м²*град.C);

R_c по зонах завширшки 2 м, паралельним зовнішнім стінам, приймаємо рівним 2,1 для 1-й зони; 4,3 для 2-й зони; 8,6 для 3-й зони и 14,2 для решти площі.

Витрати тепла на нагрівання припливного повітря (інфільтрації)

Витрата тепла на нагрівання припливного повітря рахується для житлових кімнат, кухні та санвузлів за формулою:

Q_i = 0,28 * L_n * ρ * C * (t_p - t_i) * k,

де Q_i - кількості тепла, необхідне для нагрівання інфільтрації, Вт;

L_n - витрата повітря, що видаляється, куб.м./год; приймаємо рівним 3 куб.м./год на кожний кв.м. площі житлового приміщення.

ρ - щільність повітря у приміщенні, кг./куб.м.; приймаємо рівною 1,1

C - питома теплоємність повітря, кДж/(кг*K); приймаємо рівною 1

t_p - температура повітря приміщення, град.C;

t_i - температура зовнішнього повітря, град.C;

k - коефіцієнт врахування зустрічного теплового потоку в конструкціях. можна прийняти рівним 1

Щоб закласти низькі витрати на тепло на етапі проекту, читайте статтю "як заощадити на опаленні"