Soojuskao kalkulaator - Küttesüsteemide dimensioneerimine ja isolatsiooni võrdlemine

Soojuskao kalkulaator

Soojuskao kalkulaator hindab, kui kiiresti soojus ruumist vattides väljub. See kasutab ruumi suurust, selle soojustuse kvaliteeti ning sise- ja välistemperatuuri erinevust. Tulemus näitab ligikaudu, kui palju küttevõimsust ruum soojana püsimiseks vajab.

Soojus kandub alati soojemast piirkonnast külmemasse. Talvel liigub soojus köetavast ruumist läbi seinte, katuse ja põranda külmemasse välisõhku. Küttesüsteem peab ruumi püsival temperatuuril hoidmiseks selle kaotatud soojuse asendama. Teadmine, kui palju vatte kaob, aitab valida sobiva suurusega kütteseadet või radiaatorit ning hinnata, kas lisasoojustus tasub end ära.

Soojuskao valem

Kalkulaator kasutab ehitusfüüsikast pärinevat standardset valemit:

$Q = U \times A \times \Delta T$

• Q on soojuskao määr vattides (W).
• U on U-arv ehk soojusläbivus vattides ruutmeetri ja kelvini kohta (W/m²K). Väiksem U-arv tähendab paremat soojustust.
• A on kogu pindala, mille kaudu soojus välja pääseb, ruutmeetrites (m²).
• ΔT on sise- ja välistemperatuuri erinevus Celsiuse kraadides või kelvinites.

Valem korrutab kolm tegurit: kui kergesti soojus ehitusmaterjali läbib, kui suur on soojuse läbipääsu pindala ning kui suur on temperatuurierinevus. Suurem erinevus või pindala suurendavad mõlemad soojuskadu. Sama teeb suurem U-arv.

Kalkulaatoris kasutatavad U-arvud

Kalkulaator pakub nelja kindlat soojustustaset, millest igaüks on seotud tüüpilise U-arvuga:

Need on kogu ruumi ligikaudsed keskmised näitajad, mitte ühe materjali omadused. Tegelikul seinal, aknal ja katusel on igaühel oma U-arv ning aknad lasevad tavaliselt soojust läbi palju rohkem kui soojustatud seinad.

Pindala

Kalkulaator liidab ristkülikukujulise ruumi kõigi kuue pinna pindalad: neli seina, lagi ja põrand.

$A = 2 \times (L \times W + L \times H + W \times H)$

L, W ja H on ruumi pikkus, laius ja kõrgus meetrites. See meetod käsitleb iga pinda nii, nagu see oleks väliskeskkonna poole. Päris majas kaotavad köetava naaberruumiga ühised seinad vähe või üldse mitte soojust, mistõttu sellisel viisil tehtud kogu maja hinnang kipub olema veidi liiga suur.

Temperatuurierinevus

ΔT on lihtsalt sisetemperatuur miinus välistemperatuur. Igapäevase mugavuse hindamisel kasutatakse sageli madalaimat temperatuuri, mida sellel päeval eeldatavasti kogetakse. Püsiküttesüsteemi dimensioneerimisel kasutavad insenerid selle asemel asukoha „arvutuslikku välistemperatuuri“, mis on selliste asutuste nagu ASHRAE avaldatud standardne külma ilma näitaja, mitte seal kunagi registreeritud madalaim temperatuur.

Kuidas kasutada soojuskao kalkulaatorit

1. Mõõda ruum. Sisesta sise pikkus, laius ja kõrgus meetrites.
2. Vali soojustustase. Vali ehitise vanuse ja konstruktsiooni põhjal kehv, keskmine, hea või suurepärane. Kui sa pole kindel, on ohutum valida kehvem tase, sest nii välditakse kütteseadme liiga väikese võimsuse valimist.
3. Määra temperatuurid. Sisesta hoitav sisetemperatuur ja välistemperatuur, mille jaoks kavandad.
4. Vaata tulemust. Kalkulaator näitab kogu pindala, kasutatud U-arvu, temperatuurierinevust, kogu soojuskadu vattides ja soojuskao raskusastme hinnangut.

Kuidas koormusastme hinnang töötab

Koormusastme hinnang ei põhine ainult vattides väljendatud absoluutarvul, sest suur ruum kaotab sama soojustuse korral loomulikult rohkem vatte kui väike ruum. Selle asemel jagab kalkulaator soojuskao ruumi mahuga, saades näidu vattides kuupmeetri kohta (W/m³), ja võrdleb seda nelja vahemikuga:

Väike halvasti soojustatud ruum võib saada hinnanguks „väga suur“ ka mõõduka koguvõimsuse juures, samas kui suur hästi soojustatud saal võib saada hinnanguks „madal“ vaatamata suuremale kogunäidule. Mahuga jagamine muudab hinnangu eri suurusega ruumide puhul võrreldavaks.

Arvutusnäide

Vaatleme ruumi, mis on 5 m pikk, 4 m lai ja 2,5 m kõrge ning mille soojustus on keskmine (U = 1,0 W/m²K). Ruumi köetakse temperatuurini 21 °C, kui väljas on 0 °C.

1. Pindala: 2 × (5 × 4 + 5 × 2,5 + 4 × 2,5) = 2 × (20 + 12,5 + 10) = 2 × 42,5 = 85 m²
2. Temperatuurierinevus: 21 − 0 = 21 °C
3. Soojuskadu: 1,0 × 85 × 21 = 1 785 W
4. Ruumi maht: 5 × 4 × 2,5 = 50 m³
5. Soojuskadu ruumala kohta: 1 785 ÷ 50 = 35,7 W/m³, mis jääb vahemikku 30 kuni 50, seega hindab kalkulaator selle ruumi soojuskao suureks.

Sama ruum samade temperatuuridega näitab, kui palju soojustus tulemust muudab:

Kui pindala ja temperatuurierinevus jäävad samaks, muutub soojuskadu U-arvuga võrdeliselt, kuid U-arv ei vähene igal sammul sama murru võrra. Kehvalt soojustuselt keskmisele üleminek vähendab U-arvu poole võrra (2,0 kuni 1,0), mis vähendab soojuskao täpselt poole võrra, 3 570 W-lt 1 785 W-le. Keskmiselt soojustuselt suurepärasele üleminek vähendab U-arvu aga veerandini (1,0 kuni 0,25), mistõttu väheneb ka soojuskadu veerandini, 1 785 W-lt 446 W-le, mitte lihtsalt poole võrra.

Piirangud

See valem annab püsiseisundi hinnangu, mis on kasulik võrdlemiseks ja ligikaudseks dimensioneerimiseks, kuid jätab välja mitu tegeliku olukorra tegurit:

• Õhuleke. Uste, akende ja pragude ümber olevad tuuletõmbed võivad moodustada suure osa hoone tegelikust soojuskaost. Valem seda ei arvesta.
• Külmasild. Postid, talad ja muu karkass juhivad soojust kiiremini kui neid ümbritsev soojustus.
• Aknad ja uksed. Kalkulaator rakendab kogu ruumile üht U-arvu, kuid klaas kaotab soojust tavaliselt mitu korda kiiremini kui soojustatud sein.
• Päikesesoojus. Akende kaudu sisenev päikesevalgus võib päeva jooksul osa soojuskaost korvata.
• Ühised siseseinad. Kahe köetava ruumi vahelised seinad kaotavad vähe soojust, kuid valem käsitleb neid nii, nagu nad oleksid väliskeskkonna poole.

Sertifitseeritud küttesüsteemi projekti koostamisel peaks pädev paigaldaja või energiaaudiitor neid tegureid kohapeal tehtud mõõtmiste alusel arvesse võtma.

Korduma kippuvad küsimused

Mis on soojuskao kalkulaator?

See on tööriist, mis hindab ruumi suuruse, soojustuse ning sise- ja välistemperatuuri erinevuse põhjal, kui palju vatte soojust ruumist välja kaob. Tulemus näitab ligikaudu, kui palju küttevõimsust ruum vajab.

Millist valemit see kasutab?

Q = U × A × ΔT, kus Q on soojuskadu vattides, U on ehitusmaterjalide U-arv ühikutes W/m²K, A on kogu pindala ruutmeetrites ja ΔT on temperatuurierinevus kraadides.

Kuidas koormusastme hinnangut arvutatakse?

Kalkulaator jagab kogu soojuskao ruumi mahuga, et saada vattide arv kuupmeetri kohta, ning annab hinnanguks väikese (alla 15 W/m³), mõõduka (15 kuni 30), suure (30 kuni 50) või väga suure (50 või rohkem). Iga vahemik algab oma alumisest arvust ja lõpeb vahetult enne järgmist. Nii ei karistata suuri ruume nende suuruse tõttu põhjendamatult.

Millise U-arvu peaksin valima?

Vali vanemate soojustamata hoonete jaoks „kehv“ (2,0); 1980. aastatest kuni 2000. aastateni ehitatud tavapäraste elamute jaoks „keskmine“ (1,0); tänapäevaste hästi soojustatud elamute jaoks „hea“ (0,5); ning „suurepärane“ (0,25) ainult passiivmaja standardi järgi ehitatud hoonete jaoks. Kui sa pole kindel, aitab kehvema taseme valimine vältida kütteseadme liiga väikese võimsuse valimist.

Kas kalkulaator arvestab aknaid eraldi?

Ei. See rakendab kogu ruumile üht U-arvu. Aknad kaotavad tavaliselt ruutmeetri kohta palju rohkem soojust kui soojustatud seinad, mistõttu suurte akendega ruum kaotab tegelikkuses rohkem soojust, kui kalkulaator näitab.

Mis vahe on U-arvul ja R-arvul?

Need kirjeldavad sama omadust vastassuundadest. U-arv näitab, kui kiiresti soojus materjali läbib (väiksem on parem); R-arv näitab, kui hästi materjal soojusvoolule vastu peab (suurem on parem). Neid seob valem R = 1/U.

Viited

1. ASHRAE. ASHRAE Handbook—Fundamentals. Ameerika kütte-, külmutus- ja kliimaseadmete inseneride ühendus.
2. Chartered Institution of Building Services Engineers. CIBSE Guide A: Environmental Design. CIBSE.
3. Ameerika Ühendriikide energeetikaministeerium. „Soojustamine.“ energy.gov/energysaver/insulation.
4. Passive House Institute. „Passiivmaja nõuded.“ passivehouse.com.