Siltuma Zudumu Kalkulators - Apkures Sistēmu Izmēri un Salīdzini Izolāciju

Siltuma zudumu kalkulators

Siltuma zudumu kalkulators aptuveni nosaka, cik ātri siltums izkļūst no telpas, izteiktu vatos. Tas izmanto telpas izmērus, siltumizolācijas kvalitāti un temperatūras starpību starp telpu un āru. Rezultāts aptuveni parāda, cik liela apkures jauda telpai vajadzīga, lai tā paliktu silta.

Siltums vienmēr plūst no siltākām vietām uz aukstākām. Ziemā siltums no apsildītas telpas caur sienām, jumtu un grīdu pāriet uz aukstāko āra gaisu. Apkures sistēmai šis zaudētais siltums jāaizstāj, lai telpā uzturētu nemainīgu temperatūru. Zinot, cik vatu tiek zaudēts, var izvēlēties atbilstoša izmēra sildītāju vai radiatoru un novērtēt, vai papildu siltināšana ir izmaksu vērta.

Siltuma zudumu formula

Kalkulators izmanto būvfizikā lietotu standarta formulu:

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

• Q ir siltuma zudumu jauda vatos (W).
• U ir U vērtība jeb siltumcaurlaidība vatos uz kvadrātmetru un kelvinu (W/m²K). Mazāka U vērtība nozīmē labāku siltumizolāciju.
• A ir kopējā virsmas platība kvadrātmetros (m²), caur kuru izkļūst siltums.
• ΔT ir temperatūras starpība starp telpu un āru, izteikta Celsija grādos vai kelvinos.

Formula sareizina trīs lielumus: cik viegli siltums izkļūst caur būvmateriālu, cik liela ir virsma, caur kuru siltums izkļūst, un cik liela ir temperatūras starpība. Lielāka starpība vai lielāka virsma palielina siltuma zudumus. To palielina arī augstāka U vērtība.

Kalkulatorā izmantotās U vērtības

Kalkulators piedāvā četrus fiksētus siltumizolācijas līmeņus, no kuriem katrs atbilst tipiskai U vērtībai:

Tās ir aptuvenas vidējās vērtības visai telpai, nevis vienam materiālam. Īstai sienai, logam un jumtam katram ir sava U vērtība, turklāt logi parasti laiž cauri daudz vairāk siltuma nekā siltinātas sienas.

Virsmas platība

Kalkulators saskaita visu sešu taisnstūrveida telpas virsmu platību: četru sienu, griestu un grīdas platību.

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

L, W un H ir telpas garums, platums un augstums metros. Šī metode pieņem, ka katra virsma robežojas ar āru. Īstā mājā sienas, kas ir kopīgas ar apsildītu blakus telpu, zaudē maz siltuma vai nezaudē to nemaz, tāpēc šādi aprēķināts visas mājas novērtējums parasti ir nedaudz par augstu.

Temperatūras starpība

ΔT ir vienkārši telpas temperatūra mīnus āra temperatūra. Ikdienas komforta pārbaudēm bieži izmanto zemāko temperatūru, ko sagaida konkrētajā dienā. Savukārt inženieri, aprēķinot pastāvīgu apkures sistēmu, izmanto attiecīgās vietas “projektēšanas temperatūru” — standarta auksta laika rādītāju, ko publicē tādas organizācijas kā ASHRAE, nevis tur jebkad reģistrēto zemāko temperatūru.

Kā izmantot siltuma zudumu kalkulatoru

1. Izmēriet telpu. Ievadiet iekšējo garumu, platumu un augstumu metros.
2. Izvēlieties siltumizolācijas līmeni. Izvēlieties vāju, vidēju, labu vai izcilu līmeni, ņemot vērā ēkas vecumu un konstrukciju. Ja neesat pārliecināts, drošāk izvēlēties sliktāku līmeni, jo tā netiks izvēlēts pārāk mazjaudīgs sildītājs.
3. Iestatiet temperatūru. Ievadiet uzturamo telpas temperatūru un āra temperatūru, kurai jāparedz apkure.
4. Nolasiet rezultātu. Kalkulators parāda kopējo virsmas platību, izmantoto U vērtību, temperatūras starpību, kopējos siltuma zudumus vatos un intensitātes novērtējumu.

Kā darbojas intensitātes novērtējums

Intensitātes novērtējumā netiek aplūkots tikai neapstrādātais vatu skaits, jo liela telpa dabiski zaudē vairāk vatu nekā maza telpa pat ar tādu pašu siltumizolāciju. Tā vietā kalkulators siltuma zudumus dala ar telpas tilpumu, iegūstot vērtību vatos uz kubikmetru (W/m³), un salīdzina to ar četrām kategorijām:

Maza, slikti siltināta telpa var saņemt novērtējumu “smagu” pat ar mērenu kopējo jaudu, savukārt liela, labi siltināta halle var saņemt novērtējumu “zemu”, neraugoties uz lielāku kopējo jaudu. Dalīšana ar tilpumu padara novērtējumu salīdzināmu dažāda izmēra telpām.

Aprēķina piemērs

Aplūkosim telpu, kuras garums ir 5 m, platums 4 m un augstums 2,5 m, ar vidēju siltumizolāciju (U = 1,0 W/m²K), kas tiek uzsildīta līdz 21 °C, kamēr ārā ir 0 °C.

1. Virsmas platība: 2 × (5 × 4 + 5 × 2,5 + 4 × 2,5) = 2 × (20 + 12,5 + 10) = 2 × 42,5 = 85 m²
2. Temperatūras starpība: 21 − 0 = 21 °C
3. Siltuma zudumi: 1,0 × 85 × 21 = 1 785 W
4. Telpas tilpums: 5 × 4 × 2,5 = 50 m³
5. Siltuma zudumi uz tilpuma vienību: 1 785 ÷ 50 = 35,7 W/m³, kas ietilpst diapazonā no 30 līdz 50, tāpēc kalkulators šai telpai piešķir novērtējumu Augsti.

Tā pati telpa ar tādu pašu temperatūru parāda, cik ļoti rezultātu maina siltumizolācija:

Ja platība un temperatūras starpība paliek nemainīga, siltuma zudumi ir tieši proporcionāli U vērtībai, taču U vērtība ne katrā solī samazinās par tādu pašu daļu. Pārejot no vājas uz vidēju siltumizolāciju, U vērtība samazinās uz pusi (no 2,0 līdz 1,0), tāpēc arī siltuma zudumi precīzi samazinās uz pusi — no 3 570 W līdz 1 785 W. Savukārt, pārejot no vidējas uz izcilu siltumizolāciju, U vērtība samazinās līdz ceturtdaļai (no 1,0 līdz 0,25), tāpēc arī siltuma zudumi samazinās līdz ceturtdaļai — no 1 785 W līdz 446 W, nevis tikai uz pusi.

Ierobežojumi

Šī formula sniedz stacionāra režīma novērtējumu, kas ir noderīgs salīdzināšanai un aptuvenai jaudas noteikšanai, taču tajā nav ņemti vērā vairāki reālās pasaules faktori:

• Gaisa noplūde. Caurvējš ap durvīm, logiem un spraugām var veidot lielu daļu no ēkas faktiskajiem siltuma zudumiem. Formula to neietver.
• Siltuma tilti. Statņi, sijas un citi karkasa elementi vada siltumu ātrāk nekā apkārtējais siltinājums.
• Logi un durvis. Kalkulators visai telpai piemēro vienu U vērtību, taču stikls parasti zaudē siltumu vairākas reizes ātrāk nekā siltināta siena.
• Saules siltuma pieplūde. Dienas laikā saules gaisma caur logiem var kompensēt daļu siltuma zudumu.
• Kopīgās iekšsienas. Sienas starp divām apsildītām telpām zaudē maz siltuma, taču formula tās skaita tā, it kā tās būtu vērstas pret āru.

Lai izstrādātu sertificētu apkures sistēmas projektu, kvalificētam uzstādītājam vai energoauditoram šie faktori jānovērtē, izmantojot mērījumus objektā.

Biežāk uzdotie jautājumi

Kas ir siltuma zudumu kalkulators?

Tas ir rīks, kas, balstoties uz telpas izmēriem, siltumizolāciju un temperatūras starpību starp telpu un āru, aptuveni nosaka, cik vatu siltuma telpa zaudē uz āru. Rezultāts aptuveni norāda, cik liela apkures jauda telpai vajadzīga.

Kādu formulu tas izmanto?

Q = U × A × ΔT, kur Q ir siltuma zudumi vatos, U ir būvmateriālu U vērtība W/m²K, A ir kopējā virsmas platība kvadrātmetros, bet ΔT ir temperatūras starpība grādos.

Kā aprēķina intensitātes novērtējumu?

Kalkulators kopējos siltuma zudumus dala ar telpas tilpumu, lai iegūtu vatus uz kubikmetru, un pēc tam piešķir novērtējumu: zemi (mazāk par 15 W/m³), mēreni (no 15 līdz 30), augsti (no 30 līdz 50) vai ļoti augsti (50 vai vairāk). Katra kategorija sākas ar tās zemāko skaitli un beidzas tieši pirms nākamās kategorijas sākuma. Tādējādi lielas telpas netiek netaisnīgi sodītas to izmēra dēļ.

Kādu U vērtību izvēlēties?

Izvēlieties “vāja” (2,0) vecākām, nesiltinātām ēkām; “vidēja” (1,0) standarta mājām, kas būvētas no 1980. līdz 2000. gadiem; “laba” (0,5) mūsdienīgām, labi siltinātām mājām; un “izcila” (0,25) tikai ēkām, kas būvētas atbilstoši pasīvās mājas standartiem. Ja neesat pārliecināts, izvēloties sliktāku līmeni, var izvairīties no pārāk mazjaudīga sildītāja.

Vai kalkulators atsevišķi ņem vērā logus?

Nē. Tas visai telpai piemēro vienu U vērtību. Logi parasti uz kvadrātmetru zaudē daudz vairāk siltuma nekā siltinātas sienas, tāpēc telpa ar lieliem logiem praksē zaudēs vairāk siltuma, nekā parāda šis kalkulators.

Kāda ir atšķirība starp U vērtību un R vērtību?

Tās apraksta vienu un to pašu īpašību no pretējiem skatpunktiem. U vērtība mēra, cik ātri siltums izkļūst caur materiālu (mazāka vērtība ir labāka), bet R vērtība mēra, cik labi materiāls pretojas siltuma plūsmai (lielāka vērtība ir labāka). Tās saista formula R = 1/U.

Atsauces

1. ASHRAE. ASHRAE Handbook—Fundamentals. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers.
2. Chartered Institution of Building Services Engineers. CIBSE Guide A: Environmental Design. CIBSE.
3. ASV Enerģētikas departaments. “Siltumizolācija.” energy.gov/energysaver/insulation.
4. Passive House Institute. “Pasīvās mājas prasības.” passivehouse.com.