Családi ház fűtési rendszerének számítása: szabályok és számítási példák

A magánház fűtése a kényelmes lakhatás elengedhetetlen eleme. Ön is egyetért azzal, hogy a fűtési komplexum kialakításához gondosan kell hozzáállni, mert a hibák sokba kerülhetnek. De Ön soha nem foglalkozott ilyen számításokkal, és nem tudja, hogyan kell azokat helyesen elvégezni?

Segítünk Önnek – cikkünkben részletesen megvizsgáljuk, hogyan készül a magánház fűtési rendszerének számítása a téli hónapokban a hőveszteség hatékony pótlása érdekében.

Konkrét példákat hozunk, kiegészítve a cikk anyagát szemléletes fényképekkel és hasznos videotanácsokkal, valamint a számításokhoz szükséges mutatókat és együtthatókat tartalmazó aktuális táblázatokkal.

Magánház hőveszteségei

Az épület hőt veszít a házon belüli és kívüli levegő hőmérséklet-különbsége miatt. A hőveszteség annál nagyobb, minél nagyobb az épület burkolószerkezeteinek (ablakok, tető, falak, alapozás) felülete.

Továbbá a hőenergia-veszteség a burkolószerkezetek anyagaihoz és méreteihez kapcsolódik. Például a vékony falak hővesztesége nagyobb, mint a vastagoké.

A hatékony fűtési számítás egy magánház esetében mindenképpen figyelembe veszi a határoló szerkezetek építésénél használt anyagokat.

Például egyenlő falvastagság esetén a fa- és téglafalak eltérő intenzitással vezetik a hőt – a faszerkezeteken keresztüli hőveszteség lassabb. Egyes anyagok jobban átengedik a hőt (fém, tégla, beton), mások rosszabbul (fa, ásványgyapot, polisztirol hab).

A lakóépület belső klímája közvetve kapcsolódik a külső levegőhöz. Télen a falak, az ablak- és ajtónyílások, a tető és az alapozás hőt adnak át a házból kifelé, cserébe hideget juttatva be. Ezekre esik a ház teljes hőveszteségének 70-90%-a.

A falak, tető, ablakok és ajtók – mindegyik télen kiengedik a hőt. A hőkamera szemléletesen mutatja a hőszivárgásokat.

A fűtési szezonban folyamatos hőenergia-veszteség történik a szellőzésen és a csatornarendszeren keresztül is.

A magánház hőveszteségének kiszámításakor ezeket az adatokat általában nem veszik figyelembe. Azonban a csatorna- és szellőzőrendszeren keresztüli hőveszteség belefoglalása a ház általános hőszámításába mégis helyes megoldás.

A hőszigetelési rendszer megfelelő kialakítása jelentősen csökkentheti az épületszerkezeteken, ajtó-/ablaknyílásokon keresztül távozó hőveszteségeket.

A vidéki ház autonóm fűtési körének kiszámítása lehetetlen a határoló szerkezetei hőveszteségének felmérése nélkül. Pontosabban, nem lesz lehetséges meghatározni a fűtőkazán teljesítményét, amely elegendő a ház fűtéséhez a legkeményebb fagyok idején.

A falakon keresztüli tényleges hőenergia-felhasználás elemzése lehetővé teszi a kazánberendezésre és az üzemanyagra fordított kiadások összehasonlítását a határoló szerkezetek hőszigetelésének költségeivel.

Minél energiahatékonyabb ugyanis a ház, azaz minél kevesebb hőenergiát veszít a téli hónapokban, annál kisebbek az üzemanyag vásárlásának költségei.

A szakszerű fűtési rendszer számításhoz szükség van a gyakori építőanyagok hővezetési tényezőjére.

A leggyakrabban használt építőanyagok hővezetési tényezőjének táblázata az építkezés során

Hőveszteség számítása a falakon keresztül

Egy feltételezett kétszintű ház példáján számítsuk ki a falazatán keresztüli hőveszteséget.

Kiinduló adatok:

• négyzet alakú „doboz” 12 m széles és 7 m magas homlokzati falakkal;
• a falakban 16 nyílás van, mindegyik területe 2,5 m²;
• a homlokzati falak anyaga – tömör kerámiatégla;
• falvastagság – 2 tégla.

Ezután kiszámítjuk azon mutatók csoportját, amelyekből a falakon keresztüli hőveszteség összértéke összeadódik.

Hőátbocsátási ellenállás mutatója

A homlokzati fal hőátbocsátási ellenállásának kiderítéséhez el kell osztani a fal anyagának vastagságát a hővezetési tényezőjével.

Számos szerkezeti anyag hővezetési tényezőjére vonatkozó adatok a fenti és lenti képeken láthatók.

A pontos számításokhoz szükség lesz a táblázatban feltüntetett, az építőiparban használt hőszigetelő anyagok hővezetési tényezőjére

A feltételes falunk tömör kerámiatéglából épült, melynek hővezetési tényezője 0,56 W/m·^°C. Vastagsága a CPL habarcsos falazatot figyelembe véve 0,51 m. A fal vastagságát elosztva a tégla hővezetési tényezőjével, megkapjuk a fal hőátbocsátási ellenállását:

0,51 : 0,56 = 0,91 W/m^2×°C

Az osztás eredményét két tizedesjegyre kerekítjük, a hőátbocsátási ellenállás pontosabb adataira nincs szükség.

Külső falak területe

Mivel a példában négyzet alakú épületet választottunk, a falak területét úgy határozzuk meg, hogy az egyik fal szélességét megszorozzuk a magasságával, majd a külső falak számával:

12 · 7 · 4 = 336 m²

Tehát ismerjük a homlokzati falak területét. De mi a helyzet az ablak- és ajtónyílásokkal, amelyek együtt 40 m²-t (2,5·16=40 m²) foglalnak el a homlokzati falból? Figyelembe kell venni őket?

Valóban, hogyan lehet helyesen kiszámítani a faház autonóm fűtését az ablak- és ajtószerkezetek hőátbocsátási ellenállásának figyelembevétele nélkül.

A teherhordó falak szigeteléséhez használt hőszigetelő anyagok hővezetési tényezője

Ha egy nagy alapterületű épület vagy egy meleg (energiahatékony) ház hőveszteségét kell kiszámítani, akkor igen, az ablakkeretek és bejárati ajtók hőátbocsátási tényezőinek figyelembevétele helyes lesz a számítás során.

Azonban a hagyományos anyagokból épült kis magasságú egyéni lakóépületek esetében az ajtó- és ablaknyílások elhanyagolhatók. Vagyis nem kell levonni a területüket a homlokzati falak teljes területéből.

Falak teljes hővesztesége

Megtudjuk a fal hőveszteségét egy négyzetméterére vonatkoztatva, ha a házon belüli és kívüli levegő hőmérsékletkülönbsége egy fok.

Ehhez elosztjuk az egységet a fal korábban kiszámított hőátbocsátási ellenállásával:

1 : 0,91 = 1,09 W/m²·^°C

Ismerve a külső falak kerületének négyzetméterére eső hőveszteséget, meghatározhatjuk a hőveszteséget bizonyos külső hőmérsékleteknél.

Például, ha a nyaraló helyiségeiben a hőmérséklet +20 ^оC, kint pedig -17 ^оC, a hőmérséklet-különbség 20+17=37 ^оC lesz. Ilyen esetben a feltételes házunk falainak teljes hővesztesége a következő lesz:

0,91 · 336 · 37 = 11313 W,

Ahol: 0,91 – a fal négyzetméterének hőátadási ellenállása; 336 – a homlokzati falak területe; 37 – a szobai és a külső légkör hőmérséklet-különbsége.

A padló/falak szigetelésére, száraz esztrich készítésére és a falak kiegyenlítésére használt hőszigetelő anyagok hővezetési tényezője

Számítsuk át a kapott hőveszteséget kilowattórákra, mivel ezek kényelmesebbek az érzékeléshez és a fűtési rendszer teljesítményének későbbi kiszámításához.

A falak hővesztesége kilowattórákban

Először derítsük ki, mennyi hőenergia távozik a falakon keresztül egy óra alatt 37 ^оC hőmérséklet-különbség mellett.

Emlékeztetjük, hogy a számítás egy olyan házra vonatkozik, amelynek szerkezeti jellemzőit a bemutató számításokhoz választottuk:

11313 · 1 : 1000 = 11,313 kWh,

Ahol: 11313 – a korábban kapott hőveszteség; 1 – óra; 1000 – a wattok száma egy kilowattban.

A falak és födémek szigetelésére használt építőanyagok hővezetési tényezője

A napi hőveszteség kiszámításához a kapott óránkénti hőveszteséget megszorozzuk 24 órával:

11,313 · 24 = 271,512 kWh

A szemléltetés kedvéért számítsuk ki a teljes fűtési szezon hőenergia-veszteségét:

7 · 30 · 271,512 = 57017,52 kWh,

Ahol: 7 – a fűtési szezon hónapjainak száma; 30 – a napok száma egy hónapban; 271,512 – a falak napi hővesztesége.

Tehát a fenti burkolati szerkezeti jellemzőkkel rendelkező ház számított hővesztesége 57017,52 kWh lesz a fűtési szezon hét hónapja alatt.

A magánház szellőzésének hatásának figyelembevétele

Példaként végezzük el a szellőzési hőveszteség számítását a fűtési szezonra egy négyzet alakú, 12 méter széles és 7 méter magas falú feltételes nyaralóra.

A bútorok és belső falak figyelmen kívül hagyásával az épület belső légterének térfogata a következő lesz:

12 · 12 · 7 = 1008 м³

+20 ^оC levegőhőmérsékletnél (fűtési szezonban szokásos) a sűrűsége 1,2047 kg/m³, a fajhője pedig 1,005 kJ/(kg·^оC).

Számítsuk ki a házban lévő légkör tömegét:

1008 · 1,2047 = 1214,34 kg,

Ahol: 1008 – a házi légkör térfogata; 1,2047 – a levegő sűrűsége +20 ^оC hőmérsékleten.

Pontos számításokhoz szükséges anyagok hővezetési együtthatójának táblázata

Tételezzük fel a levegő ötszörös cseréjét a ház helyiségeiben. Megjegyezzük, hogy a friss levegő befúvási térfogatának pontos szükséglete a ház lakóinak számától függ.

A fűtési szezonban a ház és a külső levegő közötti átlagos hőmérsékletkülönbség 27 ^оС (20 ^оС beltéri, -7 ^оС külső légkör) esetén naponta a befúvott hideg levegő fűtéséhez szükséges hőenergia:

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

Ahol: 5 – a levegőcserék száma a helyiségekben; 27 – a beltéri és kültéri légkör hőmérsékletkülönbsége; 1214,34 – a levegő sűrűsége +20 ^оC hőmérsékleten; 1,005 – a levegő fajlagos hőkapacitása.

Váltsuk át a kilojoule-t kilowattórára úgy, hogy az értéket elosztjuk az egy kilowattórában lévő kilojoule-ok számával (3600):

164755,58 : 3600 = 45,76 kW·h

Miután kiszámítottuk a ház levegőjének fűtéséhez szükséges hőenergia-költségeket az ötszörös levegőcsere esetén a befúvó szellőzésen keresztül, kiszámíthatjuk a „levegő” hőveszteségeket a hét hónapos fűtési szezonban:

7 · 30 · 45,76 = 9609,6 kW·h,

Ahol: 7 – a „fűtött” hónapok száma; 30 – a napok átlagos száma egy hónapban; 45,76 – a napi hőenergia-felhasználás a befúvott levegő felmelegítésére.

A szellőzési (infiltrációs) energiafelhasználás elkerülhetetlen, mivel a ház helyiségeiben a levegő megújítása létfontosságú.

A házban a levegő cseréjének fűtési igényét ki kell számítani, összegezni a burkolati szerkezeteken keresztüli hőveszteségekkel, és figyelembe kell venni a fűtőkazán kiválasztásakor. Van még egyfajta hőenergia-felhasználás, az utolsó – a csatorna hőveszteségek.

Energiaköltségek a melegvíz-előkészítéshez

Ha a melegebb hónapokban a csapból hideg víz érkezik a házba, akkor a fűtési szezonban jéghideg, legfeljebb +5 ^оC hőmérsékletű. Fürdés, mosogatás és mosás lehetetlen a víz felmelegítése nélkül.

A WC-tartályba gyűjtött víz a falakon keresztül érintkezik a beltéri légkörrel, elvonva némi hőt. Mi történik a vízzel, amelyet nem ingyenes tüzelőanyag elégetésével melegítettek fel, és háztartási célokra használtak? A csatornába öntik.

Kétkörös kazán indirekt fűtésű bojlerrel, amelyet egyaránt használnak a hőhordozó fűtésére és a melegvíz-ellátásra a számára kialakított körben

Vizsgáljuk meg egy példán. Egy háromtagú család tegyük fel, havonta 17 m³ vizet használ el. 1000 kg/m³ – a víz sűrűsége, és 4,183 kJ/kg·^оC – a fajlagos hőkapacitása.

A háztartási célra szánt melegvíz átlaghőmérséklete legyen +40 ^°C. Ennek megfelelően a házba belépő hideg víz (+5 ^°C) és a bojlerben felmelegített víz (+30 ^°C) közötti átlagos hőmérsékletkülönbség 25 ^°C.

A csatornahőveszteség számításához:

17 · 1000 · 25 · 4,183 = 1 777 775 kJ,

Ahol: 17 – havi vízfogyasztás mennyisége; 1000 – a víz sűrűsége; 25 – a hideg és meleg víz hőmérsékletkülönbsége; 4,183 – a víz fajhője;

A kilodzsulok átszámításához kilowattórákra:

1 777 775 : 3600 = 493,82 kWh

Így a hét hónapos fűtési szezonban a csatornába távozó hőenergia mennyisége:

493,82 · 7 = 3 456,74 kWh

A higiéniai célú vízmelegítés hőenergia-felhasználása a falakon és a szellőzésen keresztüli hőveszteséghez képest csekély. De ezek is energiafelhasználások, amelyek terhelik a fűtőkazánt vagy a bojlert, és üzemanyag-fogyasztást okoznak.

Fűtőkazán teljesítményének számítása

A fűtési rendszer részeként a kazán az épület hőveszteségének kompenzálására szolgál. Továbbá, kétkörös rendszer vagy indirekt fűtésű bojlerrel való felszerelés esetén a higiéniai célú víz melegítésére.

A napi hőveszteség és a „csatornába” kerülő meleg víz mennyiségének kiszámítása után pontosan meghatározható a szükséges kazánteljesítmény egy adott területű és határolószerkezeti jellemzőkkel rendelkező ház esetében.

Az egykörös kazán csak a fűtési rendszer hőhordozójának melegítését végzi

A fűtőkazán teljesítményének meghatározásához ki kell számítani a ház hőenergia-felhasználását a homlokzati falakon keresztül, valamint a belső terek levegőjének cseréjével járó hőveszteséget.

Szükség van a napi hőveszteségek kilowattórában kifejezett adataira – a példaként kiszámított fiktív ház esetében ez:

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

Ahol: 271,512 – külső falak napi hővesztesége; 45,76 – a bevezetett levegő felmelegítésének napi hővesztesége.

Ennek megfelelően a kazán szükséges fűtési teljesítménye:

317,272 : 24 (óra) = 13,22 kW

Az ilyen kazán azonban folyamatosan nagy terhelés alatt lenne, ami csökkenti az élettartamát. Különösen hideg napokon pedig a kazán számított teljesítménye nem lenne elegendő, mivel a szobai és a külső hőmérséklet közötti nagy különbség miatt az épület hővesztesége hirtelen megnő.

Ezért nem érdemes a kazánt az átlagos hőenergia-felhasználás alapján kiválasztani – előfordulhat, hogy nem bírja a nagy fagyokat.

Ésszerű a szükséges kazánteljesítményt 20%-kal növelni:

13,22 · 0,2 + 13,22 = 15,86 kW

A kazán második körének szükséges teljesítményének kiszámításához, amely a mosogatáshoz, fürdéshez stb. szükséges vizet melegíti, el kell osztani a „csatorna” hőveszteségek havi hőfogyasztását a hónap napjainak számával és 24 órával:

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

A számítások eredményei alapján a példa házhoz tartozó kazán optimális teljesítménye 15,86 kW a fűtési körhöz és 0,68 kW a melegvíz-körhöz.

Fűtőradiátorok kiválasztása

Hagyományosan a fűtési radiátor teljesítményét a fűtött szoba területe alapján ajánlott kiválasztani, méghozzá 15-20%-os teljesítménytöbblettel a biztonság kedvéért.

Példán keresztül vizsgáljuk meg, mennyire helyes a radiátor kiválasztásának módszere: „10 m² terület – 1,2 kW”.

A radiátorok hőteljesítménye függ a csatlakoztatás módjától, amit figyelembe kell venni a fűtési rendszer számításai során.

Kiindulási adatok: sarokszoba egy kétszintes családi ház első szintjén; külső fal kétsoros kerámiatégla falazatból; a szoba szélessége 3 m, hossza 4 m, belmagassága 3 m.

Az egyszerűsített kiválasztási séma szerint a helyiség területét kell kiszámítani, számoljunk:

3 (szélesség) · 4 (hosszúság) = 12 m²²

Tehát a fűtési radiátor szükséges teljesítménye 20%-os pótlékkal 14,4 kW. Most számoljuk ki a fűtési radiátor teljesítményparamétereit a szoba hővesztesége alapján.

Valójában a szoba területe kevésbé befolyásolja a hőenergia-veszteséget, mint az épület külső oldalára (homlokzati) néző falak területe.

Ezért a szobában lévő „külső” falak területét fogjuk számolni:

3 (szélesség) · 3 (magasság) + 4 (hosszúság) · 3 (magasság) = 21 m²²

Ismerve a hőt „kifelé” továbbító falak területét, számoljuk ki a hőveszteséget 30^° szoba-külső hőmérséklet-különbség esetén (beltérben +18 ^°C, kültérben -12 ^°C), mégpedig azonnal kilowattórában:

0,91 · 21 · 30 : 1000 = 0,57 kW,

Ahol: 0,91 – a „külső” szoba falak hőátadási ellenállása m²-ben; 21 – a „külső” falak területe; 30 – a házon belüli és kívüli hőmérséklet különbsége; 1000 – a wattok száma kilowattban.

Az építési szabványok szerint a fűtőberendezéseket a maximális hőveszteséggel rendelkező helyeken kell elhelyezni. Például a radiátorokat az ablaknyílások alá, a hőlégfúvókat a ház bejárata fölé szerelik. A sarokszobákban a radiátorokat a szélnek legjobban kitett tömör falakra szerelik.

Kiderül, hogy a homlokzati falakon keresztüli hőveszteség kompenzálásához ebben a szerkezetben 30^° hőmérsékletkülönbség mellett elegendő 0,57 kWh teljesítményű fűtés. Növeljük a szükséges teljesítményt 20, sőt 30%-kal – 0,74 kWh-t kapunk.

Így a tényleges fűtési teljesítményigények jelentősen alacsonyabbak lehetnek, mint a „1,2 kW négyzetméterenként” kereskedelmi séma.

Ezenkívül a fűtőtestek szükséges teljesítményének helyes kiszámítása lehetővé teszi a fűtési rendszerben lévő hőhordozó mennyiségének csökkentését, ami csökkenti a kazán terhelését és az üzemanyagköltségeket.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

Hová tűnik a hő a házból – a válaszokat egy szemléltető videó nyújtja:

A videó bemutatja a ház hőveszteségének kiszámítási módját a burkolati szerkezeteken keresztül. A hőveszteség ismeretében pontosan kiszámítható a fűtési rendszer teljesítménye:

A fűtési kazán teljesítményjellemzői kiválasztásának elveiről szóló részletes videót lásd alább:

A hőtermelés évente drágul – nőnek az üzemanyagárak. A hő pedig folyamatosan hiányzik. Nem lehet közömbösnek lenni a ház energiafogyasztásával szemben – ez teljesen veszteséges.

Egyrészt minden új fűtési szezon egyre drágább a háztulajdonos számára. Másrészt a ház falainak, alapjainak és tetőjének szigetelése jó pénzbe kerül. Azonban minél kevesebb hő távozik az épületből, annál olcsóbb lesz fűteni.

A hő megtartása a ház helyiségeiben a fűtési rendszer fő feladata a téli hónapokban. A fűtési kazán teljesítményének kiválasztása függ a ház állapotától és a burkolati szerkezetei szigetelésének minőségétől. A „kilowatt 10 négyzetméterenként” elv olyan házakban működik, ahol a homlokzatok, a tető és az alapozás átlagos állapotú.

Ön saját maga számolta ki a ház fűtési rendszerét? Vagy észrevett eltéréseket a cikkben bemutatott számításokban? Ossza meg gyakorlati tapasztalatait vagy elméleti tudását, ha megjegyzést hagy a cikk alatti mezőben.