Privātmājas apkures sistēmas aprēķins: noteikumi un aprēķina piemēri

Privātmājas apkure ir nepieciešams komfortabla mājokļa elements. Piekrītiet, ka apkures kompleksa iekārtošanai jāpieiet uzmanīgi, jo kļūdas izmaksās dārgi. Bet Jūs nekad neesat nodarbojušies ar šādiem aprēķiniem un nezināt, kā tos pareizi veikt?

Mēs Jums palīdzēsim – mūsu rakstā detalizēti apskatīsim, kā tiek veikts privātmājas apkures sistēmas aprēķins, lai efektīvi kompensētu siltuma zudumus ziemas mēnešos.

Sniegsim konkrētus piemērus, papildinot raksta materiālu ar uzskatāmām fotogrāfijām un noderīgiem video padomiem, kā arī aktuālām tabulām ar rādītājiem un koeficientiem, kas nepieciešami aprēķiniem.

Privātmājas siltuma zudumi

Ēka zaudē siltumu gaisa temperatūras atšķirību dēļ mājas iekšpusē un ārpusē. Siltuma zudumi ir jo lielāki, jo lielāks ir ēkas norobežojošo konstrukciju (logu, jumta, sienu, pamatu) laukums.

Arī siltumenerģijas zudumi ir saistīti ar norobežojošo konstrukciju materiāliem un to izmēriem. Piemēram, plāno sienu siltuma zudumi ir lielāki nekā biezo.

Efektīvs apkures aprēķins privātmājai obligāti ņem vērā materiālus, kas izmantoti norobežojošo konstrukciju izbūvē.

Piemēram, vienādā sienu biezumā no koka un ķieģeļa siltumu vada ar atšķirīgu intensitāti – siltuma zudumi caur koka konstrukcijām notiek lēnāk. Daži materiāli siltumu izlaiž labāk (metāls, ķieģelis, betons), citi sliktāk (koks, minerālvate, putupolistirols).

Atmosfēra dzīvojamās ēkas iekšienē ir netieši saistīta ar ārējo gaisa vidi. Sienas, logu un durvju ailes, jumts un pamats ziemā pārnes siltumu no mājas ārā, ienesot aukstumu. Uz tām attiecas 70-90% no kopējiem kotedžas siltuma zudumiem.

Sienas, jumts, logi un durvis – visi ziemā izlaiž siltumu ārā. Termovizors uzskatāmi parādīs siltuma noplūdes.

Pastāvīga siltumenerģijas noplūde apkures sezonā notiek arī caur ventilāciju un kanalizāciju.

Aprēķinot individuālās dzīvojamās ēkas siltuma zudumus, šos datus parasti neņem vērā. Bet siltuma zudumu caur kanalizācijas un ventilācijas sistēmām iekļaušana mājas kopējā siltuma aprēķinā tomēr ir pareizs risinājums.

Būtiski samazināt siltuma noplūdes, kas iet caur būvkonstrukcijām, durvju/logu ailām, spēs pareizi iekārtota siltumizolācijas sistēma.

Veikt lauku mājas autonomās apkures kontūras aprēķinu bez tās norobežojošo konstrukciju siltuma zudumu novērtējuma nav iespējams. Precīzāk, neizdosies noteikt apkures katla jaudu, kas ir pietiekama kotedžas apsildei visstiprākajos salnos.

Reālā siltumenerģijas patēriņa analīze caur sienām ļaus salīdzināt izmaksas par katlu iekārtām un degvielu ar izmaksām par norobežojošo konstrukciju siltumizolāciju.

Jo energoefektīvāka ir māja, t.i., jo mazāk siltumenerģijas tā zaudē ziemas mēnešos, jo mazāki ir izdevumi degvielas iegādei.

Pareizam apkures sistēmas aprēķinam būs nepieciešams siltumvadītspējas koeficients izplatītiem būvmateriāliem.

Tabula ar siltumvadītspējas koeficientu vērtībām dažādiem būvmateriāliem, kas visbiežāk tiek izmantoti būvniecībā.

Siltuma zudumu aprēķins caur sienām

Uz nosacīta divstāvu kotedžas piemēra aprēķināsim siltuma zudumus caur tās sienu konstrukcijām.

Sākotnējie dati:

• kvadrātveida «kaste» ar fasādes sienām 12 m platumā un 7 m augstumā;
• sienās 16 ailes, katras platība 2,5 m²;
• fasādes sienu materiāls – pilnķieģelis keramikas;
• sienas biezums – 2 ķieģeļi.

Tālāk veiksim rādītāju grupas aprēķinu, no kuriem veidojas kopējā siltuma zudumu vērtība caur sienām.

Siltuma pārneses pretestības rādītājs

Lai noskaidrotu siltuma pārneses pretestības rādītāju fasādes sienai, jāsadala sienas materiāla biezums ar tā siltumvadītspējas koeficientu.

Vairākiem konstrukciju materiāliem dati par siltumvadītspējas koeficientu ir attēloti attēlos augstāk un zemāk.

Precīziem aprēķiniem būs nepieciešams tabulā norādīto būvniecībā izmantojamo siltumizolācijas materiālu siltumvadītspējas koeficients

Mūsu nosacītā siena ir būvēta no keramiskā masīvķieģeļa, kura siltumvadītspējas koeficients ir – 0,56 W/m·^oC. Tās biezums, ņemot vērā mūri uz cementa-smilšu javas, ir – 0,51 m. Sadalot sienas biezumu ar ķieģeļa siltumvadītspējas koeficientu, iegūstam sienas siltuma pārneses pretestību:

0,51 : 0,56 = 0,91 W/m^2×oC

Dalīšanas rezultātu noapaļo līdz divām zīmēm aiz komata, precīzākos siltuma pārneses pretestības datos nav nepieciešamības.

Ārējo sienu platība

Tā kā par piemēru izvēlēta kvadrātveida ēka, tās sienu platību nosaka, reizinot vienas sienas platumu ar augstumu, pēc tam ar ārējo sienu skaitu:

12 · 7 · 4 = 336 m²

Tātad, mums ir zināma fasādes sienu platība. Bet kā ir ar logu un durvju ailām, kas kopā aizņem 40 m2 (2,5·16=40 m²) fasādes sienas, vai tās ir jāņem vērā?

Patiešām, kā gan korekti aprēķināt autonomo apkuri koka mājā bez logu un durvju konstrukciju siltuma pārneses pretestības ņemšanas vērā.

Siltumvadītspējas koeficients siltumizolācijas materiāliem, ko izmanto nesošo sienu siltināšanai

Ja nepieciešams aprēķināt siltuma zudumus lielas platības ēkai vai siltai mājai (energoefektīvai) – jā, logu rāmju un ieejas durvju siltuma pārneses koeficientu ņemšana vērā aprēķinā būs pareiza.

Tomēr mazstāvu individuālās dzīvojamās celtniecības ēkām, kas būvētas no tradicionāliem materiāliem, durvju un logu ailas ir pieļaujams neņemt vērā. T.i., neatņemt to platību no kopējās fasādes sienu platības.

Kopējie sienu siltuma zudumi

Noskaidrojam siltuma zudumus no viena sienas kvadrātmetra pie gaisa temperatūras starpības mājas iekšpusē un ārpusē viena grāda apmērā.

Šim nolūkam dalām vienību ar iepriekš aprēķināto sienas siltuma pārneses pretestību:

1 : 0,91 = 1,09 W/m²·^oC

Zinot siltuma zudumus no ārējo sienu perimetra kvadrātmetra, var noteikt siltuma zudumus pie noteiktām āra temperatūrām.

Piemēram, ja kotedžas telpās temperatūra ir +20 ^оС, bet ārā -17 ^оС, temperatūras starpība būs 20+17=37 ^оС. Šādā situācijā mūsu nosacītās mājas sienu kopējie siltuma zudumi būs:

0,91 · 336 · 37 = 11313 W,

Kur: 0,91 – sienas kvadrātmetra siltuma caurlaidības pretestība; 336 – fasādes sienu platība; 37 – iekštelpu un āra temperatūras starpība.

Siltumizolācijas materiālu siltumvadītspējas koeficients, ko izmanto grīdu/sienu siltināšanai, sausās grīdas seguma izbūvei un sienu izlīdzināšanai

Pārrēķināsim iegūto siltuma zudumu vērtību kilovatstundās — tās ir ērtāk uztvert un izmantot turpmākajos apkures sistēmas jaudas aprēķinos.

Sienu siltuma zudumi kilovatstundās

Vispirms noskaidrosim, cik daudz siltumenerģijas izplūdīs caur sienām vienas stundas laikā, ja temperatūras starpība ir 37 ^оС.

Atgādinām, ka aprēķins tiek veikts mājai ar konstrukcijas raksturlielumiem, kas nosacīti izvēlēti demonstratīvajiem aprēķiniem:

11313 · 1 : 1000 = 11,313 kWh,

Kur: 11313 – iepriekš iegūtais siltuma zudumu lielums; 1 – stunda; 1000 – vatu skaits kilovatā.

Būvmateriālu siltumvadītspējas koeficients, ko izmanto sienu un pārsegumu siltināšanai

Lai aprēķinātu siltuma zudumus diennaktī, iegūto siltuma zudumu vērtību stundā reizinām ar 24 stundām:

11,313 · 24 = 271,512 kWh

Skaidrības labad noskaidrosim siltumenerģijas zudumus pilnā apkures sezonā:

7 · 30 · 271,512 = 57017,52 kWh,

Kur: 7 – apkures sezonas mēnešu skaits; 30 – dienu skaits mēnesī; 271,512 – sienu diennakts siltuma zudumi.

Tātad mājas ar iepriekš izvēlētajiem norobežojošo konstrukciju raksturlielumiem aprēķinātie siltuma zudumi septiņu mēnešu apkures sezonā būs 57017,52 kWh.

Ventilācijas ietekmes ievērošana privātmājā

Ventilācijas siltuma zudumu aprēķinu apkures sezonā kā piemēru veiksim nosacītai kvadrātveida kotedžai ar 12 metru platu sienu un 7 metru augstumu.

Neņemot vērā mēbeles un iekšējās sienas, iekštelpu atmosfēras tilpums šajā ēkā būs:

12 · 12 · 7 = 1008 m³³

Pie gaisa temperatūras +20 ^оС (norma apkures sezonā) tā blīvums ir 1,2047 kg/m³, bet īpatnējā siltumietilpība ir 1,005 kJ/(kg·^оС).

Aprēķināsim atmosfēras masu mājā:

1008 · 1,2047 = 1214,34 kg,

Kur: 1008 – mājas iekštelpu atmosfēras tilpums; 1,2047 – gaisa blīvums pie t +20 ^оС.

Tabula ar materiālu siltumvadītspējas koeficienta vērtībām, kas var būt nepieciešami precīzu aprēķinu veikšanai

Pieņemsim pieckāršu gaisa tilpuma maiņu mājas telpās. Jāatzīmē, ka precīza nepieciešamība pēc pieplūdes gaisa tilpuma ir atkarīga no kotedžas iedzīvotāju skaita.

Ja vidējā temperatūras starpība starp māju un ielu apkures sezonā ir 27 ^°C (20 ^°C mājā, -7 ^°C ārējā atmosfēra) diennaktī pieplūdes aukstā gaisa sildīšanai būs nepieciešama siltumenerģija:

5 · 27 · 1214,34 · 1,005 = 164755,58 kJ,

Kur: 5 – gaisa maiņu skaits telpās; 27 – telpas un āra atmosfēras temperatūras starpība; 1214,34 – gaisa blīvums pie t +20 ^°C; 1,005 – gaisa īpatnējā siltumietilpība.

Pārrēķināsim kilodžoulus kilovatstundās, dalot vērtību ar kilodžoulu skaitu vienā kilovatstundā (3600):

164755,58 : 3600 = 45,76 kWh

Noskaidrojot siltumenerģijas izmaksas gaisa sildīšanai mājā pie tā pieckāršas nomaiņas caur pieplūdes ventilāciju, var aprēķināt «gaisa» siltuma zudumus septiņu mēnešu apkures sezonā:

7 · 30 · 45,76 = 9609,6 kWh,

Kur: 7 – «apkurināmo» mēnešu skaits; 30 – vidējais dienu skaits mēnesī; 45,76 – diennakts siltumenerģijas izmaksas pieplūdes gaisa sildīšanai.

Ventilācijas (infiltrācijas) enerģijas izmaksas ir neizbēgamas, jo gaisa atjaunošana kotedžas telpās ir vitāli nepieciešama.

Mājā nomaināmās gaisa atmosfēras sildīšanas vajadzības ir jāaprēķina, jāsummē ar siltuma zudumiem caur norobežojošajām konstrukcijām un jāņem vērā, izvēloties apkures katlu. Ir vēl viens siltumenerģijas izmaksu veids, pēdējais – kanalizācijas siltuma zudumi.

Enerģijas izmaksas karstā ūdens sagatavošanai

Ja siltajos mēnešos no krāna kotedžā nāk auksts ūdens, tad apkures sezonā tas ir ledains, ar temperatūru ne augstāku par +5 ^°C. Vannošanās, trauku mazgāšana un veļas mazgāšana nav iespējama bez ūdens sildīšanas.

Tualetes poda tvertnē ievilktais ūdens saskaras caur sienām ar mājas atmosfēru, paņemot nedaudz siltuma. Kas notiek ar ūdeni, kas uzsildīts, sadedzinot ne bezmaksas degvielu, un izmantots sadzīves vajadzībām? To izlej kanalizācijā.

Divkontūru katls ar netiešās sildīšanas boileri, ko izmanto gan siltumnesēja sildīšanai, gan karstā ūdens piegādei tam izveidotajā kontūrā

Apskatīsim piemēru. Trīs cilvēku ģimene, pieņemsim, patērē 17 m³ ūdens mēnesī. 1000 kg/m³ – ūdens blīvums, bet 4,183 kJ/kg·^°C – tā īpatnējā siltumietilpība.

Mājsaimniecības vajadzībām paredzētā ūdens sildīšanas vidējā temperatūra lai būtu +40 ^oC. Attiecīgi, vidējās temperatūras starpība starp mājā ienākošo auksto ūdeni (+5 ^oC) un boilerī uzkarsēto ūdeni (+30 ^oC) ir 25 ^oC.

Lai aprēķinātu kanalizācijas siltuma zudumus, rēķinām:

17 · 1000 · 25 · 4,183 = 1777775 kJ,

Kur: 17 – mēneša ūdens patēriņa apjoms; 1000 – ūdens blīvums; 25 – aukstā un uzkarsētā ūdens temperatūru starpība; 4,183 – ūdens īpatnējā siltumietilpība;

Lai pārrēķinātu kilodžoulus saprotamākos kilovatstundās:

1777775 : 3600 = 493,82 kWh

Tādējādi septiņu mēnešu apkures sezonas periodā kanalizācijā nonāk siltumenerģija šādā apjomā:

493,82 · 7 = 3456,74 kWh

Siltumenerģijas patēriņš ūdens sildīšanai higiēnas vajadzībām ir neliels, salīdzinot ar siltuma zudumiem caur sienām un ventilāciju. Taču arī tie ir enerģijas izdevumi, kas noslogo apkures katlu vai boileri un izraisa kurināmā patēriņu.

Apkures katla jaudas aprēķins

Katls apkures sistēmas sastāvā ir paredzēts ēkas siltuma zudumu kompensēšanai. Tāpat, ja ir divkontūru sistēma vai katls aprīkots ar netiešās sildīšanas boileri, ūdens sildīšanai higiēnas vajadzībām.

Aprēķinot diennakts siltuma zudumus un siltā ūdens patēriņu «kanalizācijai», var precīzi noteikt nepieciešamo katla jaudu konkrētas platības un norobežojošo konstrukciju īpašību kotedžai.

Vienkontūras katls nodrošina tikai siltumnesēja sildīšanu apkures sistēmai.

Lai noteiktu apkures katla jaudu, jāaprēķina mājas siltumenerģijas izdevumi caur fasādes sienām un iekšējo telpu nomaināmās gaisa atmosfēras sildīšanai.

Nepieciešami dati par siltuma zudumiem kilovatstundās diennaktī – nosacītās mājas gadījumā, kas aprēķināta kā piemērs, tie ir:

271,512 + 45,76 = 317,272 kWh,

Kur: 271,512 – diennakts siltuma zudumi caur ārsienām; 45,76 – diennakts siltuma zudumi pieplūdes gaisa sildīšanai.

Attiecīgi, nepieciešamā apkures katla jauda būs:

317,272 : 24 (stundas) = 13,22 kW

Tomēr šāds katls būs pastāvīgi augstas slodzes apstākļos, kas samazina tā kalpošanas laiku. Un īpaši salnās dienās aprēķinātās katla jaudas nebūs pietiekami, jo pie lielas temperatūru starpības starp telpu un āra atmosfēru strauji palielināsies ēkas siltuma zudumi.

Tāpēc izvēlēties katlu pēc vidējā siltumenerģijas izdevumu aprēķina nav ieteicams – tas ar stipriem sala laikiem var netikt galā.

Racionāli būs palielināt nepieciešamo katla iekārtas jaudu par 20%:

13,22 · 0,2 + 13,22 = 15,86 kW

Lai aprēķinātu nepieciešamo jaudu otrajam katla kontūram, kas silda ūdeni trauku mazgāšanai, vannošanai u.tml., ir jāsadala mēneša siltuma patēriņš «kanalizācijas» siltuma zudumiem ar dienu skaitu mēnesī un 24 stundām:

493,82 : 30 : 24 = 0,68 kW

Pēc aprēķinu rezultātiem optimālā katla jauda paraugmājai ir 15,86 kW apkures kontūram un 0,68 kW sildīšanas kontūram.

Apkures radiatoru izvēle

Tradicionāli apkures radiatora jaudu ieteicams izvēlēties pēc apsildāmās telpas platības, turklāt ar 15-20% jaudas vajadzību palielinājumu katram gadījumam.

Piemērā apskatīsim, cik korekta ir radiatora izvēles metode «10 m2 platības – 1,2 kW».

Radiatoru siltuma jauda ir atkarīga no to pieslēgšanas veida, kas jāņem vērā, veicot apkures sistēmas aprēķinus

Sākotnējie dati: stūra istaba divstāvu IŽS mājas pirmajā līmenī; ārējā siena no divrindu keramisko ķieģeļu mūra; istabas platums 3 m, garums 4 m, griestu augstums 3 m.

Pēc vienkāršotas izvēles shēmas tiek piedāvāts aprēķināt telpas platību, rēķinām:

3 (platums) · 4 (garums) = 12 m²

T.i., nepieciešamā apkures radiatora jauda ar 20% piemaksu ir 14,4 kW. Bet tagad aprēķināsim apkures radiatora jaudas parametrus, pamatojoties uz telpas siltuma zudumiem.

Faktiski telpas platība ietekmē siltumenerģijas zudumus mazāk nekā tās sienu platība, kas ar vienu pusi iziet uz ēkas ārpusi (fasādes sienām).

Tāpēc aprēķināsim tieši «ielas» sienu platību, kas atrodas telpā:

3 (platums) · 3 (augstums) + 4 (garums) · 3 (augstums) = 21 m²

Zinot sienu platību, kas nodod siltumu «uz ielu», aprēķināsim siltuma zudumus pie telpas un ielas temperatūras starpības 30^° (mājā +18 ^°C, ārā -12 ^°C), turklāt uzreiz kilovatstundās:

0,91 · 21 · 30 : 1000 = 0,57 kW,

Kur: 0,91 – telpas sienu, kas iziet «uz ielu», siltuma caurlaidības pretestība m2; 21 – «ielas» sienu platība; 30 – temperatūras starpība mājā un ārā; 1000 – vatu skaits kilovatā.

Saskaņā ar būvnormatīviem apkures ierīces novieto vietās ar maksimāliem siltuma zudumiem. Piemēram, radiatorus uzstāda zem logu ailām, siltuma lielgabalus – virs ieejas mājā. Stūra istabās baterijas uzstāda uz tukšajām sienām, kuras ir pakļautas maksimālai vēja iedarbībai.

Izrādās, ka, lai kompensētu siltuma zudumus caur šīs konstrukcijas fasādes sienām, pie 30^° temperatūras starpības mājā un ārā ir pietiekama apkure ar jaudu 0,57 kWh. Palielināsim nepieciešamo jaudu par 20, pat par 30% – iegūstam 0,74 kWh.

Tādējādi faktiskās apkures jaudas vajadzības var būt ievērojami zemākas nekā tirdzniecības shēma «1,2 kW uz kvadrātmetru telpas platības».

Turklāt pareizs nepieciešamo apkures radiatoru jaudu aprēķins ļaus samazināt siltumnesēja apjomu apkures sistēmā, kas samazinās slodzi uz katlu un degvielas izmaksas.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Kur siltums no mājas pazūd – atbildes sniedz uzskatāms videorullītis:

Videorullītī aplūkota mājas siltuma zudumu aprēķina kārtība caur norobežojošām konstrukcijām. Zinot siltuma zudumus, būs iespējams precīzi aprēķināt apkures sistēmas jaudas:

Detalizētu video par apkures katla jaudas raksturlielumu izvēles principiem skatiet zemāk:

Siltuma ražošana katru gadu kļūst dārgāka – pieaug degvielas cenas. Un siltuma pastāvīgi trūkst. Uz kotedžas enerģijas patēriņu nevar attiekties vienaldzīgi – tas ir pilnīgi neizdevīgi.

No vienas puses, katra jaunā apkures sezona mājas īpašniekam izmaksā arvien dārgāk. No otras puses, sienu, pamatu un jumta siltināšana lauku mājai maksā labu naudu. Tomēr, jo mazāk siltuma izplūst no ēkas, jo lētāk to būs apkurināt.

Siltuma saglabāšana mājas telpās ir apkures sistēmas galvenais uzdevums ziemas mēnešos. Apkures katla jaudas izvēle ir atkarīga no mājas stāvokļa un tās norobežojošo konstrukciju siltinājuma kvalitātes. Princips «kilovati uz 10 kvadrātiem platības» darbojas kotedžā ar vidēju fasādes, jumta un pamatu stāvokli.

Vai jūs patstāvīgi aprēķinājāt apkures sistēmu savai mājai? Vai pamanījāt neatbilstību rakstā minētajiem aprēķiniem? Dalieties ar savu praktisko pieredzi vai teorētisko zināšanu apjomu, atstājot komentāru blokā zem šī raksta.