Головна

Вікна та двері

Розрахунок тепловтрат таблиця. Розрахунок тепловтрат вдома - вважаємо самі правильно! Холодна стіна через кладочні шви

Розрахунок тепловтрат таблиця. Розрахунок тепловтрат вдома - вважаємо самі правильно! Холодна стіна через кладочні шви

Прикинув втрати перекриття (підлоги по грунту без утеплювача)
при теплопровідності бетону 1,8 виходить 61491кВт * год сезон
Думаю середню різницю температур потрібно прийняти не 4033*24 т. к. земля все-таки тепліша за атмосферне повітря
Для підлоги різниця температур буде меншою, повітря на вулиці -20 градусів, а земля під підлогами може бути +10 градусів. Тобто при температурі в будинку 22 градуси для розрахунку втрат тепла в стінах різниця температур буде 42 градуси, а для підлоги буде в цей же час лише 12 градусів.
Я собі теж зробив такий розрахунок ще минулого року щоб вибрати товщину утеплення економічно обґрунтованою. Але зробив складніший розрахунок. Знайшов в інеті для свого міста статистику за температурами за попередній рік, причому з кроком кожні чотири години. тобто вважаю що протягом чотирьох годин температура постійна. Для кожної температури визначив скільки годин на рік на цю температуру довелося і порахував втрати для кожної температури за сезон, розбив зрозуміло за статтями, стіни, горище, підлога, вікна, вентиляція. Для підлоги прийняв різницю температур незмінною 15 градусів на кшталт (у мене підвал). Оформив це все таблицею в екселі. Задаю товщину утеплювача і одразу бачу результат.
Стіни у мене силікатна цегла 38 см. Будинок двоповерховий плюс підвал, площа з підвалом 200 кв. м. Результати такі:
Пінопласт 5 см. Економія за сезон складе 25 919 руб, простий термін окупності (без інфляції) 12,8 років.
Пінопласт 10 см. Економія за сезон складе 30 017 руб, простий термін окупності (без інфляції) 12,1 років.
Пінопласт 15 см. Економія за сезон складе 31 690 руб, простий термін окупності (без інфляції) 12,5 років.
Тепер трохи іншу цифру прикидаємо. порівняємо 10 см та окупність до них додаткових 5 см (до 15)
Так ось, додаткова економія при +5 см становить близько 1700 рублів на сезон. а додаткові витрати на утеплення приблизно 31 500 руб тобто ці додаткові. 5 см утеплювача окупляться лише через 19 років. Воно того не варто, хоча до розрахунків я мав намір робити 15 см щоб знизити експлуатаційні витрати на газ, але тепер бачу, що шкірка овчинних виробок не варто, дод. економія 1700 руб на рік, це не серйозно
Ще для порівняння, до перших п'яти см, додатково додаємо ще 5 см, дод. економія складе 4100 на рік, дод. витрати 31 500, окупність 7.7 року, це вже нормально. Робитиму 10 см. тонше все ж таки не хочу, не серйозно як то.
Та за своїми розрахунками отримав наступні результати
стіна цегла 38 см плюс 10 см пінопласт.
вікна енергозберігаючі.
Стеля 20 см. хв вата (дошки не вважав, плюс дві плівки і повітряний зазор 5 см. і ще між перекриттям і чистовою стелею вийде повітряний прошарок, втрати значить ще менше будуть але поки це не беру в розрахунок), підлога піноплат або що там ще 10 см. Плюс вентиляція.
Разом втрати за рік становлять 41245 кВт. год, це приблизно 4700 куб м. газуна рік або приблизно 17500 руб/ Рік (1460 руб / міс.) Мені здається нормально вийшло. Хочу ще рекуператор на саморобний вентиляцію зробити, а то прикинув 30-33% всіх втрат тепла, це втрати на вентиляцію, з цим треба щось вирішувати., не хочеться в закупореній коробочці сидіти.

Розрахунок тепловтрат вдома

Будинок втрачає тепло через огороджувальні конструкції (стіни, вікна, дах, фундамент), вентиляцію та каналізацію. Основні втрати тепла йдуть через огороджувальні конструкції – 60-90% від усіх тепловтрат.

Розрахунок тепловтрат будинку потрібен, як мінімум, щоб правильно підібрати котел. Також можна прикинути, скільки грошей йтиме на опалення в запланованому будинку. Ось приклад розрахунку для газового котла та електричного. Також можна за рахунок розрахунків провести аналіз фінансової ефективності утеплення, тобто. зрозуміти чи окупляться витрати на монтаж утеплення економією палива за термін служби утеплювача.

Тепловтрати через огороджувальні конструкції

Наведу приклад розрахунку зовнішніх стін двоповерхового будинку.

1) Обчислюємо опір теплопередачі стіни, ділячи товщину матеріалу з його коефіцієнт теплопровідності. Наприклад, якщо стіна побудована з теплої кераміки товщиною 0,5 м з коефіцієнтом теплопровідності 0,16 Вт/(м×°C), то ділимо 0,5 на 0,16:

0,5 м / 0,16 Вт/(м×°C) = 3,125 м 2 ×°C/Вт

Коефіцієнти теплопровідності будівельних матеріалів можна взяти.

2) Обчислюємо загальну площу зовнішніх стін. Наведу спрощений приклад квадратного будинку:

(10 м ширина × 7 м висота × 4 сторони) - (16 вікон × 2,5 м 2) = 280 м 2 - 40 м 2 = 240 м 2

3) Ділимо одиницю на опір теплопередачі, тим самим отримуючи тепловтрати з одного квадратного метрастіни на один градус різниці температури.

1 / 3,125 м 2 ×°C/Вт = 0,32 Вт / м 2 ×°C

4) Вважаємо тепловтрати стін. Помножуємо тепловтрати з одного квадратного метра стіни на площу стін та на різницю температур усередині будинку та зовні. Наприклад, якщо всередині +25°C, а зовні -15°C, різниця 40°C.

0,32 Вт / м 2 × ° C × 240 м 2 × 40 ° C = 3072 Вт

Ось це число і є втратою стін. Вимірюється тепловтрата у ватах, тобто. це потужність тепловтрати.

5) У кіловат-годинниках зручніше розуміти сенс тепловтрат. За 1 годину через наші стіни при різниці температур 40°C йде теплової енергії:

3072 Вт × 1 год = 3,072 кВт × год

За 24 години йде енергії:

3072 Вт × 24 год = 73,728 кВт × год

Зрозуміло, що під час опалювального періоду погода різна, тобто. різниця температур постійно змінюється. Тому, щоб обчислити втрати втрати за весь опалювальний період, потрібно в пункті 4 множити на середню різницю температур за всі дні опалювального періоду.

Наприклад, за 7 місяців опалювального періоду середня різниця температур у приміщенні та на вулиці була 28 градусів, отже тепловтрати через стіни за ці 7 місяців у кіловат-годинах:

0,32 Вт / м 2 × ° C × 240 м 2 × 28 ° C × 7 міс × 30 днів × 24 год = 10838016 Вт × год = 10838 кВт × год

Число цілком «відчутне». Наприклад, якби опалення було електричне, то можна порахувати скільки пішло грошей на опалення, помноживши отримане число на вартість кВт×год. Можна порахувати скільки пішло грошей на опалення газом, обчисливши вартість кВт×год енергії від газового котла. Для цього потрібно знати вартість газу, теплоту згоряння газу та ККД казана.

До речі, в останньому обчисленні замість середньої різниці температур, кількості місяців і днів (але не годин, години залишаємо) можна було використовувати градусодобу опалювального періоду — ДСОП, деяка інформація. Можна знайти вже пораховані ГСОП для різних міст Росії та перемножувати тепловтрати з одного квадратного метра на площу стін, на ці ГСОП і на 24 години, отримавши тепловтрати у кВт*год.

Аналогічно стінам потрібно порахувати значення тепловтрат для вікон, вхідних дверей, даху, фундаменту. Потім все підсумувати і вийде значення тепловтрат через усі огороджувальні конструкції. Для вікон, до речі, не потрібно буде пізнавати товщину і теплопровідність, зазвичай вже є готовий обрахований виробником опір теплопередачі склопакета. Для підлоги (у разі плитного фундаменту) різниця температур не буде надто великою, ґрунт під будинком не такий холодний, як зовнішнє повітря.

Тепловтрати через вентиляцію

Орієнтовний обсяг наявного повітря в будинку (обсяг внутрішніх стінта меблів не враховую):

10 м х10 м х 7 м = 700 м 3

Щільність повітря за температури +20°C 1,2047 кг/м 3 . Питома теплоємність повітря 1005 кДж/(кг×°C). Маса повітря в будинку:

700 м 3 × 1,2047 кг/м 3 = 843,29 кг

Припустимо, все повітря в будинку змінюється 5 разів на день (це приблизно). При середній різниці внутрішньої та зовнішньої температур 28 °C за весь опалювальний період на підігрів холодного повітря, що надходить, в середньому в день витрачається теплова енергія:

5 × 28 °C × 843,29 кг × 1,005 кДж/(кг×°C) = 118650,903 кДж

118650,903 кДж = 32,96 кВт×год (1 кВт×год = 3600 кДж)

Тобто. під час опалювального періоду при п'ятикратному заміщенні повітря будинок через вентиляцію втрачатиме в середньому на день 32,96 кВт×год теплової енергії. За 7 місяців опалювального періоду втрати енергії будуть:

7×30×32,96 кВт×год = 6921,6 кВт×год

Тепловтрати через каналізацію

Під час опалювального періоду вода, що надходить до будинку, досить холодна, припустимо, вона має середню температуру +7°C. Нагрівання води потрібно, коли мешканці миють посуд, приймають ванни. Також частково нагрівається вода від навколишнього повітря у бачку унітазу. Все отримане водою тепло мешканці змивають у каналізацію.

Припустимо, що сім'я у будинку споживає 15 м 3 води на місяць. Питома теплоємність води 4183 кДж/(кг×°C). Щільність води 1000 кг/м3. Припустимо, що в середньому вода, що надходить до будинку, нагрівається до +30°C, тобто. відмінність температур 23°C.

Відповідно, на місяць тепловтрати через каналізацію складуть:

1000 кг/м 3 × 15 м 3 × 23°C × 4,183 кДж/(кг×°C) = 1443135 кДж

1443135 кДж = 400,87 кВт×год

За 7 місяців опалювального періоду мешканці виливають у каналізацію:

7 × 400,87 кВт×год = 2806,09 кВт×год

Висновок

Наприкінці потрібно скласти отримані числа тепловтрат через огороджувальні конструкції, вентиляцію та каналізацію. Вийде приблизно загальна кількість тепловтрат будинку.

Треба сказати, що втрати втрати через вентиляцію і каналізацію досить стабільні, їх важко зменшити. Не будете ж ви рідше митися під душем чи погано вентилювати будинок. Хоча частково втрати теплової втрати через вентиляцію можна знизити за допомогою рекуператора.

Якщо я десь припустився помилки, напишіть у коментарі, але начебто все перевірив ще раз кілька разів. Треба сказати, що є значно складніші методики розрахунку тепловтрат, там враховуються додаткові коефіцієнти, але їхній вплив незначний.

Доповнення.
Розрахунок тепловтрат будинку також можна зробити за допомогою СП 50.13330.2012 (актуалізована редакція СНіП 23-02-2003). Там є додаток Г «Розрахунок питомої характеристики витрати теплової енергії на опалення та вентиляцію житлових та громадських будівель», сам розрахунок буде значно складнішим, там використовується більше факторів та коефіцієнтів.

Показано 25 останніх коментарів. Показати всі коментарі (54).

Андрій Володимирович (11.01.2018 14:52)
Загалом все добре для простих смертних. Єдине я порадив би, для тих хто любить вказувати на неточності, на початку статті вказати більш повну формулу
Q=S*(tвн-tнар)*(1+∑β)*n/Rо і пояснити,що (1+∑β)*n з урахуванням усіх коефіцієнтів буде незначно відрізнятися від 1 і не може грубо спотворити розрахунок тепловтрат усієї огороджувальної конструкції, тобто. беремо за основу формулу Q=S*(tвн-tнар)*1/Rо. З розрахунком тепловтрат вентиляції не згоден, вважаю інакше. Я б вирахував загальну теплоємність всього обсягу, а потім помножив на реальну кратність. Питому теплоємністьповітря я б все-таки взяв морозного (гріти будемо вуличне повітря), а вона буде пристойно вище. Та й теплоємність повітряної суміші краще взяти відразу в Вт, що дорівнює 0.28 Вт/(кг °С).

Вибір теплоізоляції, варіантів утеплення стін, перекриттів та інших конструкцій, що захищають, для більшості замовників-забудовників завдання складне. Занадто багато суперечливих проблем потрібно вирішити одночасно. Ця сторінка допоможе Вам у цьому розібратися.

В даний час теплозбереження енергоресурсів придбало велике значення. Відповідно до СНиП 23-02-2003 «Тепловий захист будівель», опір теплопередачі визначається за одним із двох альтернативних підходів:

приписуючий ( нормативні вимогипред'являються до окремих елементів теплозахисту будівлі: зовнішніх стін, підлог над просторами, що не опалюються, покриттям і горищним перекриттям, вікнам, вхідним дверям і т.п.)
споживчому (опір теплопередачі огорожі може бути знижено по відношенню до рівня, що приписує, за умови, що проектна питома витрата теплової енергії на опалення будівлі нижче нормативної).

Санітарно-гігієнічні вимоги мають виконуватися завжди.

До них відносяться

Вимога, щоб перепад між температурами внутрішнього повітря і поверхні огороджувальних конструкцій не перевищували допустимих значень. Максимальні допустимі значення перепаду для зовнішньої стіни 4°С, для покриття та горищного перекриття 3°С та для перекриття над підвалами та підпіллями 2°С.

Вимога, щоб температура на внутрішньої поверхніогородження була вищою за температуру точки роси.

Для Москви та її області необхідний теплотехнічний опір стіни споживчого підходу становить 1,97 °С·м. кв./Вт, а за підписом:

для будинку постійного проживання 3,13 ° С·м. кв./Вт,
для адміністративних та інших громадських будівель у т.ч. будівель сезонного проживання 2,55 ° С·м. кв./Вт.

Таблиця товщин і термічних опір матеріалів для умов Москви та її області.

Найменування матеріалу стіни	Товщина стіни та відповідний їй термічний опір	Необхідна товщина споживчого підходу (R = 1,97 ° С · м. кв. / Вт) і за підписом, що наказує (R = 3,13 ° С · м. кв. / Вт)
Повнотіла суцільна глиняна цегла (щільність 1600 кг/м. куб)	510 мм (кладка у дві цеглини), R=0,73 °С·м. кв./Вт	1380 мм 2190 мм
Керамзитобетон (щільність 1200 кг/м. куб.)	300 мм, R=0,58 °С·м. кв./Вт	1025 мм 1630 мм
Дерев'яний брус	150 мм, R=0,83 °С·м. кв./Вт	355 мм 565 мм
Дерев'яний щит із заповненням мінеральною ватою(Товщини внутрішньої та зовнішньої обшивки з дощок по 25 мм)	150 мм, R=1,84 °С·м. кв./Вт	160 мм 235 мм

Таблиця необхідних опорів теплопередачі конструкцій, що огороджують, в будинках Московської області.

Зовнішня стіна	Вікно, балконні двері	Покриття та перекриття	Перекриття горищне і перекриття над підвалами, що не опалюються.	Вхідні двері
зарозпорядчого підходу
3,13	0,54	3,74	3,30	0,83
За споживчим підходом
1,97	0,51	4,67	4,12	0,79

З цих таблиць видно, що більшість заміського житла в Підмосков'ї не задовольняють вимогам теплозбереження, при цьому навіть споживчий підхід не дотримується в багатьох будівлях, що будуються.

Тому, підбираючи котел або обігрівальні прилади тільки за вказаною в їх документації здатністю обігріти певну площу, Ви стверджуєте, що Ваш будинок побудований зі строгим урахуванням вимог СНиП 23-02-2003.

З вищевикладеного матеріалу випливає висновок. Для правильного виборупотужності котла та обігрівальних приладів необхідно розрахувати реальні тепловтрати приміщень Вашого будинку.

Нижче ми покажемо нескладну методику розрахунку тепловтрат Вашого будинку.

Будинок втрачає тепло через стіну, дах, сильні викиди тепла йдуть через вікна, в землю теж йде тепло, суттєві втрати тепла можуть припадати на вентиляцію.

Теплові втрати в основному залежать від:

різниці температур у будинку та на вулиці (чим різниця більше, тим втрати вищі),
теплозахисних властивостей стін, вікон, перекриттів, покриттів (або, як кажуть огороджувальних конструкцій).

Огороджувальні конструкції пручаються витіканням тепла, тому їх теплозахисні властивості оцінюють величиною, яка називається опором теплопередачі.

Опір теплопередачі показує, скільки тепла піде через квадратний метр огороджувальної конструкції при заданому перепаді температур. Можна сказати і навпаки, який перепад температур виникне при проходженні певної кількості тепла через метр квадратний огорож.

де q – це кількість тепла, яка втрачає квадратний метр огороджувальної поверхні. Його вимірюють у ВАТ на квадратний метр (Вт/м. кв.); ΔT - це різниця між температурою на вулиці та в кімнаті (°С) і R - це опір теплопередачі (°С/Вт/м. кв. або °С·м. кв./Вт).

Коли йдеться про багатошарову конструкцію, то опір шарів просто складаються. Наприклад, опір стіни з дерева, обкладеного цеглою, є сумою трьох опорів: цегляної та дерев'яної стінки та повітряного прошарку між ними:

R (сум.) = R (дерев.) + R (воз.) + R (кирп.).

Розподіл температури та прикордонні шари повітря під час передачі тепла через стіну

Розрахунок на тепловтрати проводять для найнесприятливішого періоду, яким є найморозніший і вітряний тиждень на рік.

У будівельних довідниках, як правило, вказують тепловий опір матеріалів, виходячи з цієї умови та кліматичного району (або зовнішньої температури), де знаходиться Ваш будинок.

Таблиця- Опір теплопередачі різних матеріалівпри ΔT = 50 ° С (Т нар. = -30 ° С, Т внутр. = 20 ° С.)

Матеріал та товщина стіни	Опір теплопередачі R m,
Цегляна стіна товщиною в 3 цеглини (79 см) товщиною 2,5 цегли (67 см) товщиною в 2 цеглини (54 см) товщиною в 1 цеглу (25 см)	0,592 0,502 0,405 0,187
Зруб з колод Ø 25 Ø 20	0,550 0,440
Зруб із бруса товщиною 20 см товщиною 10 см	0,806 0,353
Каркасна стіна (дошка + мінвата + дошка) 20 см	0,703
Стіна з пінобетону 20 см 30 см	0,476 0,709
Штукатурка з цегли, бетону, пінобетону (2-3 см)	0,035
Стельове (горищне) перекриття	1,43
Дерев'яна підлога	1,85
Подвійні дерев'яні двері	0,21

Таблиця- Теплові втрати вікон різної конструкції при ΔT = 50 ° С (Т нар. = -30 ° С, Т внутр. = 20 ° С.)

Тип вікна	R T	q, Вт/м2	Q, Вт
Звичайне вікно з подвійними рамами	0,37	135	216
Склопакет (товщина скла 4 мм) 4-16-4 4-Ar16-4 4-16-4К 4-Ar16-4К	0,32 0,34 0,53 0,59	156 147 94 85	250 235 151 136
Двокамерний склопакет 4-6-4-6-4 4-Ar6-4-Ar6-4 4-6-4-6-4К 4-Ar6-4-Ar6-4К 4-8-4-8-4 4-Ar8-4-Ar8-4 4-8-4-8-4К 4-Ar8-4-Ar8-4К 4-10-4-10-4 4-Ar10-4-Ar10-4 4-10-4-10-4К 4-Ar10-4-Ar10-4К 4-12-4-12-4 4-Ar12-4-Ar12-4 4-12-4-12-4К 4-Ar12-4-Ar12-4К 4-16-4-16-4 4-Ar16-4-Ar16-4 4-16-4-16-4К 4-Ar16-4-Ar16-4К	0,42 0,44 0,53 0,60 0,45 0,47 0,55 0,67 0,47 0,49 0,58 0,65 0,49 0,52 0,61 0,68 0,52 0,55 0,65 0,72	119 114 94 83 111 106 91 81 106 102 86 77 102 96 82 73 96 91 77 69	190 182 151 133 178 170 146 131 170 163 138 123 163 154 131 117 154 146 123 111

Примітка
. Парні цифри в умовному позначеннісклопакета означають повітряний
зазор у мм;
. Символ Ar означає, що проміжок заповнений не повітрям, а аргоном;
. Літера К означає, що зовнішнє скло має спеціальне прозоре.
теплозахисне покриття.

Як видно із попередньої таблиці, сучасні склопакети дозволяють зменшити тепловтрати вікна майже вдвічі. Наприклад, для десяти вікон розміром 1,0 м х 1,6 м економія досягне кіловата, що на місяць дає 720 кіловат-годин.

Для правильного вибору матеріалів і товщин конструкцій, що захищають, застосуємо ці відомості до конкретного прикладу.

У розрахунку теплових втрат на кв. метр беруть участь дві величини:

перепад температур ΔT,
опору теплопередачі R.

Температуру в приміщенні визначимо 20 °С, а зовнішню температуру приймемо рівною -30 °С. Тоді перепад температур ΔT дорівнюватиме 50 °С. Стіни виконані з бруса завтовшки 20 см, тоді R= 0,806 °С·м. кв./Вт.

Теплові втрати становитимуть 50/0,806 = 62 (Вт/м. кв.).

Для спрощення розрахунків тепловтрат у будівельних довідниках наводять тепловтрати різного видустін, перекриттів та ін. для певних значень зимової температури повітря. Зокрема, даються різні цифри для кутових приміщень (там впливає завихрення повітря, що набрякає будинок) та некутових, а також враховується різна теплова картина для приміщень першого та верхнього поверху.

Таблиця- Питомі тепловтрати елементів огорожі будівлі (на 1 кв.м. за внутрішнім контуром стін) залежно від середньої температури найхолоднішого тижня на рік.

Характеристика огорожі	Зовнішня температура, °С	Тепловтрати, Вт
		Перший поверх		Верхній поверх
		Кутова кімната	Неугл. кімната	Кутова кімната	Неугл. кімната
Стіна в 2,5 цегли (67 см) з внутр. штукатуркою	-24 -26 -28 -30	76 83 87 89	75 81 83 85	70 75 78 80	66 71 75 76
Стіна в 2 цеглини (54 см) з внутр. штукатуркою	-24 -26 -28 -30	91 97 102 104	90 96 101 102	82 87 91 94	79 87 89 91
Рубана стіна (25 см) з внутр. обшивкою	-24 -26 -28 -30	61 65 67 70	60 63 66 67	55 58 61 62	52 56 58 60
Рубана стіна (20 см) з внутр. обшивкою	-24 -26 -28 -30	76 83 87 89	76 81 84 87	69 75 78 80	66 72 75 77
Стіна із бруса (18 см) з внутр. обшивкою	-24 -26 -28 -30	76 83 87 89	76 81 84 87	69 75 78 80	66 72 75 77
Стіна із бруса (10 см) з внутр. обшивкою	-24 -26 -28 -30	87 94 98 101	85 91 96 98	78 83 87 89	76 82 85 87
Каркасна стіна (20 см) з керамзитовим заповненням	-24 -26 -28 -30	62 65 68 71	60 63 66 69	55 58 61 63	54 56 59 62
Стіна з пінобетону (20 см) з внутр. штукатуркою	-24 -26 -28 -30	92 97 101 105	89 94 98 102	87 87 90 94	80 84 88 91

Примітка
Якщо за стіною знаходиться зовнішнє приміщення, що не опалюється (сіни, засклена веранда і т. д.), то втрати тепла через неї становлять 70% від розрахункових, а якщо за цим неопалюваним приміщенням не вулиця, а ще одне приміщення назовні (наприклад, сіни, що виходять на веранду), то 40% від розрахункового значення.

Таблиця- Питомі тепловтрати елементів огорожі будівлі (на 1 кв.м. за внутрішнім контуром) залежно від середньої температури найхолоднішого тижня на рік.

Характеристика огорожі	Зовнішня температура, °С	Тепловтрати, кВт
Вікно з подвійним склінням	-24 -26 -28 -30	117 126 131 135
Суцільні дерев'яні двері (подвійні)	-24 -26 -28 -30	204 219 228 234
Горищне перекриття	-24 -26 -28 -30	30 33 34 35
Дерев'яна підлога над підвалом	-24 -26 -28 -30	22 25 26 26

Розглянемо приклад розрахунку теплових втрат двох різних кімнатоднієї площі з допомогою таблиць.

приклад 1.

Кутова кімната (перший поверх)

Характеристики кімнати:

поверх перший,
площа кімнати – 16 кв.м. (5х3,2),
висота стелі – 2,75 м,
зовнішніх стін - дві,
матеріал і товщина зовнішніх стін - брус товщиною 18 см, обшитий гіпсокартоном та обклеєний шпалерами,
вікна - два (висота 1,6 м, ширина 1,0 м) з подвійним склінням,
підлога - дерев'яні утеплені, знизу підвал,
вище горищне перекриття,
розрахункова зовнішня температура -30 °С,
потрібна температура в кімнаті +20 °С.

Площа зовнішніх стін за вирахуванням вікон:

S стін (5+3,2) х2, 7-2х1, 0х1, 6 = 18,94 кв. м.

Площа вікон:

S вікон = 2х1, 0х1, 6 = 3,2 кв. м.

Площа підлоги:

S підлоги = 5х3,2 = 16 кв. м.

Площа стелі:

S стелі = 5х3,2 = 16 кв. м.

Площа внутрішніх перегородок не бере участі, оскільки через них тепло не йде - адже по обидва боки перегородки температура однакова. Теж відноситься і до внутрішніх дверей.

Тепер обчислимо тепловтрати кожної з поверхонь:

Q сумарні = 3094 Вт.

Зауважимо, що через стіни йде тепла більше ніж через вікна, підлогу та стелю.

Результат розрахунку показує тепловтрати кімнати в морозні (Т нар. = -30 ° С) дні року. Звичайно, чим тепліше на вулиці, тим менше піде з кімнати тепла.

Приклад 2

Кімната під дахом (мансарда)

Характеристики кімнати:

поверх верхній
площа 16 кв. (3,8 х4, 2),
висота стелі 2,4 м,
зовнішні стіни; два скати даху (шифер, суцільна решетування, 10 см мінвати, вагонка), фронтони (брус товщиною 10 см, обшитий вагонкою) та бічні перегородки ( каркасна стіназ керамзитовим заповненням 10 см),
вікна - чотири (по два на кожному фронтоні), висотою 1,6 м і шириною 1,0 м з подвійним склінням,
розрахункова зовнішня температура -30°С,
необхідна температура у кімнаті +20°С.

Розрахуємо площі тепловіддаючих поверхонь.

Площа торцевих зовнішніх стін за вирахуванням вікон:

S торц.стін = 2х (2,4 х3, 8-0,9 х0, 6-2х1, 6х0, 8) = 12 кв. м.

Площа схилів даху, що обмежують кімнату:

S скатів.стін = 2х1, 0х4, 2 = 8,4 кв. м.

Площа бічних перегородок:

S бок.перегор = 2х1, 5х4, 2 = 12,6 кв. м.

Площа вікон:

S вікон = 4х1, 6х1, 0 = 6,4 кв. м.

Площа стелі:

S стелі = 2,6 х4, 2 = 10,92 кв. м.

Тепер розрахуємо теплові втрати цих поверхонь, при цьому врахуємо, що через підлогу тепло не йде (там тепле приміщення). Тепловтрати для стін та стелі ми вважаємо як для кутових приміщень, а для стелі та бічних перегородок вводимо 70-відсотковий коефіцієнт, так як за ними розташовуються неопалювані приміщення.

Сумарні тепловтрати кімнати становитимуть:

Q сумарні = 4504 Вт.

Як бачимо, тепла кімната першого поверху втрачає (або споживає) значно менше тепла, ніж мансардна кімната з тонкими стінками та великою площею скління.

Щоб таке приміщення зробити придатним для зимового проживання, потрібно в першу чергу утеплювати стіни, бічні перегородки та вікна.

Будь-яка конструкція, що захищає, може бути представлена у вигляді багатошарової стіни, кожен шар якої має свій тепловий опір і свій опір проходженню повітря. Склавши тепловий опір всіх шарів, отримаємо тепловий опір усієї стіни. Також підсумовуючи опір проходженню повітря всіх шарів, зрозуміємо, як дихає стіна. Ідеальна стіна з бруса повинна бути еквівалентна стіні з бруса товщиною 15 - 20 см. Наведена нижче таблиця допоможе цьому.

Таблиця- Опір теплопередачі та проходження повітря різних матеріалів ΔT=40 °С (Т нар. =-20 °С, Т внутр. =20 °С.)

Шар стіни	Товщина шару стіни	Опір теплопередачі шару стіни		Опір. повітропро- нікчемності еквівалентно брусової стіни завтовшки (см)
Шар стіни	Товщина шару стіни	Ro,	Еквівалент цегляний кладці завтовшки (см)
Цегляна кладказі звичайного глиняної цегли товщиною: 12 см 25 см 50 см 75 см	12 25 50 75	0,15 0,3 0,65 1,0	12 25 50 75	6 12 24 36
Кладка з керамзитобетонних блоків товщиною 39 см із щільністю: 1000 кг/куб м 1400 кг/куб м 1800 кг/куб м	39	1,0 0,65 0,45	75 50 34	17 23 26
Піно-газобетон товщиною 30 см щільністю: 300 кг/куб м 500 кг/куб м 800 кг/куб м	30	2,5 1,5 0,9	190 110 70	7 10 13
Брусував стіна завтовшки (сосна) 10 см 15 см 20 см	10 15 20	0,6 0,9 1,2	45 68 90	10 15 20

Для об'єктивної картини тепловтрат всього будинку необхідно врахувати

Втрати тепла через контакт фундаменту з мерзлим ґрунтом зазвичай приймають 15% втрат тепла через стіни першого поверху (з урахуванням складності розрахунку).
Втрати тепла пов'язані з вентиляцією. Ці втрати розраховуються з урахуванням будівельних норм(СНіП). Для житлового будинку потрібно близько одного повітрообміну на годину, тобто за цей час необхідно подати той же обсяг свіжого повітря. Таким чином, втрати пов'язані з вентиляцією, становлять трохи менше суми тепловтрат припадають на огороджувальні конструкції. Виходить, що втрати тепла через стіни та скління становить лише 40%, а втрати тепла на вентиляцію 50%. У європейських нормах вентиляції та утеплення стін співвідношення теплових втрат становлять 30% і 60%.
Якщо стіна «дихає», як стіна з бруса або колоди завтовшки 15 - 20 см, відбувається повернення тепла. Це дозволяє зменшити теплові втрати на 30%, тому отриману при розрахунку величину теплового опору стіни слід помножити на 1,3 (або відповідно зменшити тепловтрати).

Підсумовувавши всі тепловтрати будинку, Ви визначите, який потужності генератор тепла (котел) та опалювальні прилади необхідні для комфортного обігріву будинку в холодні та вітряні дні. Також, подібні розрахунки покажуть, де «слабка ланка» і як його виключити за допомогою додаткової ізоляції.

Розрахувати витрати тепла можна і за укрупненими показниками. Так, в одно- та двоповерхових не сильно утеплених будинках при зовнішній температурі -25 ° С потрібно 213 Вт на один квадратний метр загальної площі, а при -30 ° С - 230 Вт. Для добре утеплених будинків - це: -25 °С - 173 Вт на кв.м. загальної площі, а за -30 °С - 177 Вт.

Вартість теплоізоляції щодо вартості всього будинку суттєво мала, проте при експлуатації будівлі основні витрати припадають саме на опалення. На теплоізоляції в жодному разі не можна економити, особливо при комфортному проживанні на великих площах. Ціни на енергоносії у всьому світі постійно підвищуються.
Сучасні будівельні матеріалимають більш високий термічний опір, ніж матеріали традиційні. Це дозволяє робити стіни тоншими, а значить, дешевшими і легшими. Все це добре, але у тонких стінок менше теплоємність, тобто вони гірше запасають тепло. Топити доводиться постійно - стіни швидко нагріваються і швидко остигають. У старих будинках з товстими стінами жарким літнім днем прохолодно, стіни, що охолонули за ніч, «накопичили холод».
Утеплення необхідно розглядати разом із повітропроникністю стін. Якщо збільшення теплового опору стін пов'язане зі значним зменшенням повітропроникності, то не слід застосовувати. Ідеальна стіна по повітропроникності еквівалентна стіні із бруса товщиною 15...20 см.
Дуже часто неправильне застосування пароізоляції призводить до погіршення санітарно-гігієнічних властивостей житла. При правильно організованій вентиляції та «дихаючих» стінах вона зайва, а при погано повітропроникних стінах це непотрібно. Основне її призначення - це запобігання інфільтрації стін та захист утеплення від вітру.
Утеплення стін зовні значно ефективніше внутрішнього утеплення.
Не слід нескінченно утеплювати стіни. Ефективність такого підходу до енергозбереження – не висока.
Вентиляція – ось основні резерви енергозбереження.
Застосувавши сучасні системискління (склопакети, теплозахисне скло тощо), низькотемпературні системи, що обігрівають, ефективну теплоізоляцію огороджувальних конструкцій, можна скоротити витрати на опалення в 3 рази.

Варіанти додаткового утеплення конструкцій будівель на базі будівельної теплоізоляції типу «ISOVER», за наявності в приміщеннях систем повітрообміну та вентиляції.

Як правильно розставити опалювальні прилади та підвищити їх ефективність

Тепловтрати будинку

В даний час теплозбереження енергоресурсів набуло великого значення. Відповідно до СНиП 23-02-2003 «Тепловий захист будівель», опір теплопередачі визначається за одним із двох альтернативних підходів:

що приписує (нормативні вимоги пред'являються до окремих елементів теплозахисту будівлі: зовнішніх стін, підлог над просторами, що не опалюються, покриттям і горищним перекриттям, вікнам, вхідним дверям і т.п.)

споживчому (опір теплопередачі огорожі може бути знижено по відношенню до рівня, що приписує, за умови, що проектна питома витрата теплової енергії на опалення будівлі нижче нормативної).

Санітарно-гігієнічні вимоги мають виконуватися завжди.

До них відносяться

Вимога, щоб температура на внутрішній поверхні огородження була вище температури точки роси.

для будинку постійного проживання 3,13 ° С·м. кв./Вт,

для адміністративних та інших громадських будівель у т.ч. будівель сезонного проживання 2,55 ° С·м. кв./Вт.

Таблиця товщин і термічних опір матеріалів для умов Москви та її області.

Найменування матеріалу стіни	Товщина стіни та відповідний їй термічний опір	Необхідна товщина за споживчим підходом (R = 1,97 ° С · м. кв. / Вт) і за підписом (R = 3,13 ° С · м. кв. / Вт)
Повнотіла суцільна глиняна цегла (щільність 1600 кг/м. куб)	510 мм (кладка у дві цеглини), R=0,73 °С·м. кв./Вт	1380 мм 2190 мм
Керамзитобетон (щільність 1200 кг/м. куб.)	300 мм, R=0,58 °С·м. кв./Вт	1025 мм 1630 мм
Дерев'яний брус	150 мм, R=0,83 °С·м. кв./Вт	355 мм 565 мм
Дерев'яний щит із заповненням мінеральною ватою (товщини внутрішньої та зовнішньої обшивки з дощок по 25 мм)	150 мм, R=1,84 °С·м. кв./Вт	160 мм 235 мм

Таблиця необхідних опорів теплопередачі конструкцій, що огороджують, в будинках Московської області.

Зовнішня стіна	Вікно, балконні двері	Покриття та перекриття	Перекриття горищне і перекриття над підвалами, що не опалюються.	Вхідні двері
За підписом, що наказує

За споживчим підходом

З вищевикладеного матеріалу випливає висновок. Для правильного вибору потужності котла та обігрівальних приладів необхідно розрахувати реальні тепловтрати приміщень Вашої оселі.

Нижче ми покажемо нескладну методику розрахунку тепловтрат Вашого будинку.

Теплові втрати в основному залежать від:

різниці температур у будинку та на вулиці (чим різниця більше, тим втрати вищі),

теплозахисних властивостей стін, вікон, перекриттів, покриттів (або, як кажуть огороджувальних конструкцій).

де q – це кількість тепла, що втрачає квадратний метр огороджувальної поверхні. Його вимірюють у ВАТ на квадратний метр (Вт/м. кв.); ΔT – це різниця між температурою на вулиці та в кімнаті (°С) і R – це опір теплопередачі (°С/ Вт/м. кв. або °С·м. кв./ Вт).

R (сум.) = R (дерев.) + R (воз.) + R (кирп.).

Розподіл температури та прикордонні шари повітря під час передачі тепла через стіну

Таблиця – Опір теплопередачі різних матеріалів за ΔT = 50 °С (Т нар. = -30 ° С, Т внутр. = 20 ° С.)

Матеріал та товщина стіни	Опір теплопередачіR m ,
Цегляна стіна товщиною в 3 цеглини (79 см) товщиною в 2,5 цегли (67 см) товщиною в 2 цеглини (54 см) товщиною в 1 цеглу (25 см)	0,592 0,502 0,405 0,187
Зруб з колод Ø 25 Ø 20
Зруб із бруса товщиною 20 см товщиною 10 см
Каркасна стіна (дошка + мінвата + дошка) 20 см
Стіна з пінобетону 20 см 30 см
Штукатурка з цегли, бетону, пінобетону (2-3 см)
Стельове (горищне) перекриття
Дерев'яна підлога
Подвійні дерев'яні двері

Таблиця – Теплові втрати вікон різної конструкції за ΔT = 50 °С (Т нар. = -30 ° С, Т внутр. = 20 ° С.)

Тип вікна	R T	q , Вт/м2	Q , Вт
Звичайне вікно з подвійними рамами
Склопакет (товщина скла 4 мм) 4-16-4 4-Ar16-4 4-16-4К 4-Ar16-4К	0,32 0,34 0,53 0,59
Двокамерний склопакет 4-6-4-6-4 4-Ar6-4-Ar6-4 4-6-4-6-4К 4-Ar6-4-Ar6-4К 4-8-4-8-4 4-Ar8-4 -Ar8-4 4-8-4-8-4К 4-Ar8-4-Ar8-4К 4-10-4-10-4 4-Ar10-4-Ar10-4 4-10-4-10-4К 4 -Ar10-4-Ar10-4К 4-12-4-12-4 4-Ar12-4-Ar12-4 4-12-4-12-4К 4-Ar12-4-Ar12-4К 4-16-4- 16-4 4-Ar16-4-Ar16-4 4-16-4-16-4К 4-Ar16-4-Ar16-4К	0,42 0,44 0,53 0,60 0,45 0,47 0,55 0,67 0,47 0,49 0,58 0,65 0,49 0,52 0,61 0,68 0,52 0,55 0,65 0,72	119 114 94 83 111 106 91 81 106 102 86 77 102 96 82 73 96 91 77 69	190 182 151 133 178 170 146 131 170 163 138 123 163 154 131 117 154 146 123 111

ПриміткаЧітні цифри в умовному позначенні склопакета означають повітряний зазор мм; Символ Ar означає, що проміжок заповнений не повітрям, а аргоном; Літера До означає, що зовнішнє скло має спеціальне прозоре теплозахисне покриття.

У розрахунку теплових втрат на кв. метр беруть участь дві величини:

перепад температур ΔT,

опору теплопередачі R.

Теплові втрати становитимуть 50/0,806 = 62 (Вт/м. кв.).

Для спрощення розрахунків тепловтрат у будівельних довідниках наводять тепловтрати різного виду стін, перекриттів і т.д. для певних значень зимової температури повітря. Зокрема, даються різні цифри для кутових приміщень (там впливає завихрення повітря, що набрякає будинок) та некутових, а також враховується різна теплова картина для приміщень першого та верхнього поверху.

Таблиця – Питомі тепловтрати елементів огорожі будівлі (на 1 кв.м. за внутрішнім контуром стін) залежно від середньої температури найхолоднішого тижня на рік.

Характеристика огорожі	Зовнішня температура, °С	Тепловтрати, Вт
		Перший поверх		Верхній поверх
		Кутова кімната	Неугл. кімната	Кутова кімната	Неугл. кімната
Стіна в 2,5 цегли (67 см) із внутр. штукатуркою
Стіна в 2 цеглини (54 см) з внутр. штукатуркою
Рубана стіна (25 см) із внутр. обшивкою
Рубана стіна (20 см) із внутр. обшивкою
Стіна з бруса (18 см) із внутр. обшивкою
Стіна з бруса (10 см) із внутр. обшивкою
Каркасна стіна (20 см) з керамзитовим заповненням
Стіна з пінобетону (20 см) із внутр. штукатуркою

ПриміткаЯкщо за стіною знаходиться зовнішнє приміщення, що не опалюється (сіни, засклена веранда і т. д.), то втрати тепла через неї становлять 70% від розрахункових, а якщо за цим неопалюваним приміщенням не вулиця, а ще одне приміщення назовні (наприклад, сіни, що виходять на веранду), то 40% від розрахункового значення.

Таблиця – Питомі тепловтрати елементів огорожі будівлі (на 1 кв.м. за внутрішнім контуром) залежно від середньої температури найхолоднішого тижня на рік.

Характеристика огорожі	Зовнішня температура, °С	Тепловтрати, кВт
Вікно з подвійним склінням
Суцільні дерев'яні двері (подвійні)
Горищне перекриття
Дерев'яна підлога над підвалом

Розглянемо приклад розрахунку теплових втрат двох різних кімнат однієї площі з допомогою таблиць.

приклад 1.

Кутова кімната (перший поверх)

Характеристики кімнати:

поверх перший,

площа кімнати – 16 кв. (5х3,2),

висота стелі – 2,75 м,

зовнішніх стін – дві,

матеріал і товщина зовнішніх стін – брус товщиною 18 см, обшитий гіпсокартоном та обклеєний шпалерами,

вікна – два (висота 1,6 м, ширина 1,0 м) з подвійним склінням,

підлога – дерев'яні утеплені, знизу підвал,

вище горищне перекриття,

розрахункова зовнішня температура -30 ° С,

потрібна температура в кімнаті +20 °С.

Площа зовнішніх стін за вирахуванням вікон:

S стін (5+3,2) х2, 7-2х1, 0х1, 6 = 18,94 кв. м.

Площа вікон:

S вікон = 2х1, 0х1, 6 = 3,2 кв. м.

Площа підлоги:

S підлоги = 5х3,2 = 16 кв. м.

Площа стелі:

S стелі = 5х3,2 = 16 кв. м.

Площа внутрішніх перегородок у розрахунку не бере участі, тому що через них тепло не йде - адже по обидва боки перегородки температура однакова. Теж відноситься і до внутрішніх дверей.

Тепер обчислимо тепловтрати кожної з поверхонь:

Q сумарні = 3094 Вт.

Зауважимо, що через стіни йде тепла більше ніж через вікна, підлогу та стелю.

Приклад 2

Кімната під дахом (мансарда)

Характеристики кімнати:

поверх верхній

площа 16 кв. (3,8 х4, 2),

висота стелі 2,4 м,

зовнішні стіни; два скати даху (шифер, суцільна решетування, 10 см мінвати, вагонка), фронтони (брус товщиною 10 см, обшитий вагонкою) та бічні перегородки (каркасна стіна з керамзитовим заповненням 10 см),

вікна - чотири (по два на кожному фронтоні), висотою 1,6 м і шириною 1,0 м з подвійним склінням,

розрахункова зовнішня температура -30 ° С,

необхідна температура у кімнаті +20°С.

Розрахуємо площі тепловіддаючих поверхонь.

Площа торцевих зовнішніх стін за вирахуванням вікон:

S торц.стін = 2х (2,4 х3, 8-0,9 х0, 6-2х1, 6х0, 8) = 12 кв. м.

Площа схилів даху, що обмежують кімнату:

S скатів.стін = 2х1, 0х4, 2 = 8,4 кв. м.

Площа бічних перегородок:

S бок.перегор = 2х1, 5х4, 2 = 12,6 кв. м.

Площа вікон:

S вікон = 4х1, 6х1, 0 = 6,4 кв. м.

Площа стелі:

S стелі = 2,6 х4, 2 = 10,92 кв. м.

Сумарні тепловтрати кімнати становитимуть:

Q сумарні = 4504 Вт.

Щоб таке приміщення зробити придатним для зимового проживання, потрібно насамперед утеплювати стіни, бічні перегородки та вікна.

Будь-яка конструкція, що захищає, може бути представлена у вигляді багатошарової стіни, кожен шар якої має свій тепловий опір і свій опір проходженню повітря. Склавши тепловий опір всіх шарів, отримаємо тепловий опір усієї стіни. Також підсумовуючи опір проходженню повітря всіх шарів, зрозуміємо, як дихає стіна. Ідеальна стіна з бруса повинна бути еквівалентна стіні з бруса товщиною 15 – 20 см. Наведена нижче таблиця допоможе цьому.

Таблиця – Опір теплопередачі та проходженню повітря різних матеріалів ΔT=40 °С (Т нар. = -20 ° С, Т внутр. = 20 ° С.)

Шар стіни	Товщина шару стіни (см)	Опір теплопередачі шару стіни		Опір. повітропроникності еквівалентно брусовій стіні завтовшки (см)
Шар стіни	Товщина шару стіни (см)		Еквівалент цегляної кладки завтовшки (см)
Цегляна кладка із звичайної глиняної цегли товщиною: 12 см 25 см 50 см 75 см		0,15 0,3 0,65 1,0
Кладка з керамзитобетонних блоків товщиною 39 см із щільністю: 1000 кг/куб м 1400 кг/куб м 1800 кг/куб м
Піно-газобетон товщиною 30 см щільністю: 300 кг/куб м 500 кг/куб м 800 кг/куб м
Брусував стіна завтовшки (сосна) 10 см 15 см 20 см

Для об'єктивної картини тепловтрат всього будинку необхідно врахувати

Втрати тепла через контакт фундаменту з мерзлим ґрунтом зазвичай приймають 15% втрат тепла через стіни першого поверху (з урахуванням складності розрахунку).

Втрати тепла пов'язані з вентиляцією. Ці втрати розраховуються з урахуванням будівельних норм (СНіП). Для житлового будинку потрібно близько одного повітрообміну на годину, тобто за цей час необхідно подати той самий об'єм свіжого повітря. Таким чином, втрати пов'язані з вентиляцією, становлять трохи менше суми тепловтрат припадають на огороджувальні конструкції. Виходить, що втрати тепла через стіни та скління становить лише 40%, а втрати тепла на вентиляцію 50%. У європейських нормах вентиляції та утеплення стін співвідношення теплових втрат становлять 30% і 60%.

Якщо стіна «дихає», як стіна з бруса або колоди завтовшки 15 – 20 см, відбувається повернення тепла. Це дозволяє зменшити теплові втрати на 30%, тому отриману при розрахунку величину теплового опору стіни слід помножити на 1,3 (або відповідно зменшити тепловтрати).

Розрахувати витрати тепла можна і за укрупненими показниками. Так, в одно- та двоповерхових не сильно утеплених будинках при зовнішній температурі -25 ° С потрібно 213 Вт на один квадратний метр загальної площі, а при -30 ° С - 230 Вт. Для добре утеплених будинків – це: за –25 °С – 173 Вт на кв.м. загальної площі, а за –30 °С – 177 Вт.

Вартість теплоізоляції щодо вартості всього будинку суттєво мала, проте при експлуатації будівлі основні витрати припадають саме на опалення. На теплоізоляції в жодному разі не можна економити, особливо при комфортному проживанні на великих площах. Ціни на енергоносії у всьому світі постійно підвищуються.

Сучасні будівельні матеріали мають більш високий термічний опір, ніж матеріали традиційні. Це дозволяє робити стіни тоншими, а значить, дешевшими і легшими. Все це добре, але у тонких стінок менше теплоємність, тобто вони гірше запасають тепло. Топити доводиться постійно - стіни швидко нагріваються і швидко остигають. У старих будинках з товстими стінами жарким літнім днем прохолодно, стіни, що охолонули за ніч, «накопичили холод».

Утеплення необхідно розглядати разом із повітропроникністю стін. Якщо збільшення теплового опору стін пов'язане зі значним зменшенням повітропроникності, то не слід застосовувати. Ідеальна стіна по повітропроникності еквівалентна стіні із бруса товщиною 15...20 см.

Дуже часто неправильне застосування пароізоляції призводить до погіршення санітарно-гігієнічних властивостей житла. При правильно організованій вентиляції та «дихаючих» стінах вона зайва, а при погано повітропроникних стінах це непотрібно. Основне її призначення - це запобігання інфільтрації стін та захист утеплення від вітру.

Утеплення стін зовні значно ефективніше внутрішнього утеплення.

Не слід нескінченно утеплювати стіни. Ефективність такого підходу до енергозбереження – не висока.

Вентиляція – основні резерви енергозбереження.

Застосувавши сучасні системи скління (склопакети, теплозахисне скло тощо), низькотемпературні системи, що обігрівають, ефективну теплоізоляцію огороджувальних конструкцій, можна скоротити витрати на опалення в 3 рази.

Утеплення черепичної покрівлі із застосуванням теплоізоляції ISOVER

Утеплення стіни з легких бетонних блоків		Утеплення цегляної стіни з зазором, що вентилюється.		Утеплення зроблених з колод стіни

Щоб ваш будинок не виявився бездонною ямою для витрат на опалення, пропонуємо вивчити базові напрямки теплотехнічних досліджень та методологію розрахунків.

Без попереднього розрахунку теплової проникності та вологонагромадження втрачається вся суть житлового будівництва.

Фізика теплотехнічних процесів

Різні області фізики мають багато схожого в описі явищ, що ними вивчаються. Так і в теплотехніці: принципи, що описують термодинамічні системи, наочно перегукуються з основами електромагнетизму, гідродинаміки та класичної механіки. Зрештою, йдеться про опис одного й того ж світу, тому не дивно, що моделі фізичних процесів характеризуються деякими загальними рисамиу багатьох сферах досліджень.

Суть теплових явищ легко зрозуміти. Температура тіла чи ступінь його нагріву не що інше, як міра інтенсивності коливань елементарних частинок, у тому числі це тіло складається. Очевидно, що при зіткненні двох частинок, у якої енергетичний рівень вищий, передаватиме енергію частинці з меншою енергією, але ніколи навпаки.

Проте це єдиний шлях обміну енергією, передача можлива також у вигляді квантів теплового випромінювання. При цьому базовий принцип обов'язково зберігається: квант, випромінюваний менш нагрітим атомом, не в змозі передати енергію гарячішій елементарній частинці. Він просто відбивається від неї і або пропадає безвісти, або передає свою енергію іншому атому з меншою енергією.

Термодинаміка хороша тим, що процеси, що відбуваються в ній, абсолютно наочні і можуть інтерпретуватися під виглядом різних моделей. Головне - дотримуватися базових постулатів, таких як закон передачі енергії та термодинамічної рівноваги. Отже, якщо ваше уявлення відповідає цим правилам, ви легко зрозумієте методику теплотехнічних розрахунків від і до.

Поняття опору теплопередачі

Здатність того чи іншого матеріалу передавати тепло називається теплопровідністю. У загальному випадку вона завжди вища, чим більша щільність речовини і чим краще її структура пристосована для передачі кінетичних коливань.

Величиною, обернено пропорційної теплової провідності, є термічний опір. У кожного матеріалу ця властивість набуває унікальних значень залежно від структури, форми, а також ряду інших факторів. Наприклад, ефективність передачі тепла в товщі матеріалів і в зоні їх контакту з іншими середовищами можуть відрізнятися, особливо якщо між матеріалами є хоча б мінімальний прошарок речовини в іншому агрегатному стані. Кількісно термічний опір виражається як різниця температур, поділена на потужність теплового потоку:

Rt = (T2 - T1) / P

де:

Rt - термічний опір ділянки, К/Вт;
T2 - температура початку ділянки, К;
T1 - температура кінця ділянки, К;
P – тепловий потік, Вт.

У контексті розрахунку тепловтрат термічний опір грає визначальну роль. Будь-яка конструкція, що захищає, може бути представлена як плоскопаралельна перешкода на шляху теплового потоку. Її загальний термічний опір складається з опорів кожного шару, причому всі перегородки складаються в просторову конструкцію, що є, власне, будинком.

Rt = l/(λ·S)

де:

Rt - термічний опір ділянки ланцюга, К/Вт;
l - Довжина ділянки теплового ланцюга, м;
λ - коефіцієнт теплопровідності матеріалу, Вт/(м·К);
S – площа поперечного перерізу ділянки, м2.

Чинники, що впливають на тепловтрати

Теплові процеси добре корелюють з електротехнічними: у ролі напруги виступає різниця температур, тепловий потік можна розглядати як силу струму, а для опору навіть свого терміна вигадувати не потрібно. Також цілком справедливе і поняття найменшого опору, що фігурує в теплотехніці як містки холоду.

Якщо розглядати довільний матеріал у розрізі, досить легко встановити шлях теплового потоку як на мікро-, так і на макрорівні. Як перша модель приймемо бетонну стіну, В якій за технологічною необхідністю виконані наскрізні кріплення сталевими стрижнями довільного перерізу Сталь проводить тепло трохи краще за бетон, тому ми можемо виділити три основні теплові потоки:

через товщу бетону
через сталеві стрижні
від сталевих стрижнів до бетону

Модель останнього теплового потоку найцікавіша. Оскільки сталевий стрижень прогрівається швидше, ближче до зовнішньої частини стіни буде спостерігатися різниця температур двох матеріалів. Таким чином, сталь не тільки перекачує тепло назовні сама по собі, вона також збільшує теплову провідність прилеглих до неї мас бетону.

У пористих середовищах теплові процеси протікають схожим чином. Практично всі будівельні матеріали складаються з розгалуженого павутиння твердої речовини, простір між яким заповнений повітрям.

Таким чином, основним провідником тепла служить твердий, щільний матеріал, але за рахунок складної структури шлях, яким поширюється теплота, виявляється більше поперечного перерізу. Таким чином, другий фактор, що визначає термічний опір, це неоднорідність кожного шару та огороджувальної конструкції загалом.

Третім чинником, що впливає теплопровідність, ми можемо назвати накопичення вологи в порах. Вода має термічний опір в 20-25 разів нижче, ніж у повітря, таким чином, якщо вона наповнює пори, в цілому теплопровідність матеріалу стає навіть вищою, ніж якби взагалі не було. При замерзанні води ситуація стає ще гіршою: теплопровідність може зрости до 80 разів. Джерелом вологи, як правило, служить кімнатне повітря та атмосферні опади. Відповідно, три основні методи боротьби з таким явищем - це зовнішня гідроізоляція стін, використання парозахисту та розрахунок вологопоглинання, який обов'язково проводиться паралельно прогнозуванню тепловтрат.

Диференційовані схеми розрахунку

Найпростіший спосіб встановити розмір теплових втрат будівлі - підсумовувати значення теплового потоку через конструкції, якими ця будівля утворена. Така методика повністю враховує різницю у структурі різних матеріалів, а також специфіку теплового потоку крізь них та у вузлах примикання однієї площини до іншої. Такий дихотомічний підхід сильно спрощує завдання, адже різні огороджувальні конструкції можуть суттєво відрізнятися у пристрої систем теплозахисту. Відповідно, при роздільному дослідженні визначити суму тепловтрат простіше, адже для цього передбачено різні способиобчислень:

Для стін витоку теплоти кількісно рівні загальної площі, помноженої на відношення різниці температур до теплового опору. При цьому обов'язково береться до уваги орієнтація стін по сторонах світла для врахування їх нагріву. денний час, а також продуваність будівельних конструкцій.
Для перекриттів методика та сама, але при цьому враховується наявність горищного приміщення та режим його експлуатації. Також за кімнатну температуру приймається значення на 3-5 ° С вище, розрахункова вологість також збільшена на 5-10%.
Тепловтрати через підлогу розраховують зонально, описуючи пояси по периметру будівлі. Пов'язано це з тим, що температура ґрунту під підлогою вища у центру будівлі в порівнянні з фундаментною частиною.
Тепловий потік через скління визначається паспортними даними вікон, також потрібно враховувати тип примикання вікон до стін та глибину укосів.

Q = S · (ΔT / Rt)

де:

Q-теплові втрати, Вт;
S – площа стін, м2;
ΔT - різниця температур усередині та зовні приміщення, °С;
Rt - опір теплопередачі, м2 ° С / Вт.

Приклад розрахунку

Перш ніж перейти до демонстраційного прикладу, дамо відповідь на останнє запитання: як правильно розрахувати інтегральний термічний опір складних багатошарових конструкцій? Це, звичайно, можна зробити вручну, благо, що в сучасному будівництві використовується не так багато типів несучих основ та систем утеплення. Однак врахувати при цьому наявність декоративного оздоблення, інтер'єрної та фасадної штукатурки, а також вплив всіх перехідних процесів та інших факторів досить складно, краще скористатися автоматизованими обчисленнями. Один із найкращих мережевих ресурсів для таких завдань – smartcalc.ru, який додатково складає діаграму зміщення точки роси залежно від кліматичних умов.

Наприклад візьмемо довільне будинок, вивчивши опис якого читач зможе судити про набір вихідних даних, необхідні розрахунку. Є одноповерховий будинокправильної прямокутної форми розмірами 8,5х10 м та висотою стель 3,1 м, розташований у Ленінградській області.

У будинку виконана неутеплена підлога по ґрунту дошками на лагах з повітряним зазором, Висота підлоги на 0,15 м перевищує позначку планування ґрунту на ділянці. Матеріал стін - шлаковий моноліт товщиною 42 см із внутрішньою цементно-вапняною штукатуркою товщиною до 30 мм та зовнішньою шлаково-цементною штукатуркою типу «шуба» товщиною до 50 мм. Загальна площа скління - 9,5 м2, як вікна використано двокамерний склопакет в теплозберігаючому профілі з усередненим термічним опором 0,32 м2 ° С/Вт.

Перекриття виконане на дерев'яні балки: знизу оштукатурено по дранці, заповнене доменним шлаком і зверху вкрите глиняною стяжкою, над перекриттям - горище холодного типу. Завдання розрахунку тепловтрат - формування системи теплозахисту стін.

Підлога

Насамперед визначаються теплові втрати через підлогу. Оскільки їхня частка в загальному відпливі тепла найменша, а також через велику кількість змінних (щільність і тип грунту, глибина промерзання, масивність фундаменту і т. д.), розрахунок тепловтрат проводиться за спрощеною методикою з використанням опору теплопередачі. По периметру будівлі, починаючи від лінії контакту з поверхнею землі, описується чотири зони - оперізуючі смуги шириною по 2 метри.

Для кожної із зон приймається власне значення приведеного опору теплопередачі. У нашому випадку є три зони площею по 74, 26 та 1 м2. Нехай вас не бентежить загальна сума площ зон, яка більша за площу будівлі на 16 м2, причина тому - подвійний перерахунок смуг першої зони, що перетинаються, в кутах, де тепловтрати значно вищі в порівнянні з ділянками вздовж стін. Застосовуючи значення опору теплопередачі в 2,1, 4,3 і 8,6 м2 ° С/Вт для зон з першою по третю, ми визначаємо тепловий потік через кожну зону: 1,23, 0,21 і 0,05 кВт відповідно .

Стіни

Використовуючи дані про місцевість, а також матеріали та товщину шарів, якими утворені стіни, на згаданому вище сервісі smartcalc.ru потрібно заповнити відповідні поля. За результатами розрахунку опір теплопередачі виявляється рівним 1,13 м2 ° С / Вт, а тепловий потік через стіну - 18,48 Вт на кожному квадратному метрі. При загальній площі стін (за вирахуванням скління) 105,2 м2 загальні тепловтрати через стіни становлять 1,95 кВт/год. При цьому втрати тепла через вікна становитимуть 1,05 кВт.

Перекриття та покрівля

Розрахунок тепловтрат через горищне перекриття також можна виконати в онлайн-калькуляторі, вибравши потрібний тип конструкцій, що захищають. В результаті опір перекриття теплопередачі становить 0,66 м2 ° С/Вт, а втрати тепла - 31,6 Вт з квадратного метра, тобто 2,7 кВт з усієї площі огороджувальної конструкції.

Разом сумарні втрати втрати відповідно до розрахунків становлять 7,2 кВт·ч. При досить низькій якості будівельних конструкцій будівлі цей показник явно значно нижчий від реального. Насправді такий розрахунок ідеалізований, у ньому не враховані спеціальні коефіцієнти, продувність, конвекційна складова теплообміну, втрати через вентиляцію та вхідні двері.

Насправді, через неякісну установку вікон, відсутність захисту на примиканні покрівлі до мауерлата та погану гідроізоляцію стін від фундаменту реальні тепловтрати можуть бути в 2 або навіть 3 рази більші за розрахункові. Тим не менш, навіть базові теплотехнічні дослідження допомагають визначитися, чи будуть конструкції будинку, що будується, відповідати санітарним нормамхоча б у першому наближенні.

Насамкінець дамо одну важливу рекомендацію: якщо ви дійсно хочете отримати повне уявлення про теплову фізику конкретної будівлі, необхідно використовувати розуміння описаних у цьому огляді принципів та спеціальну літературу. Наприклад, дуже гарною підмогою у цій справі може стати довідковий посібник Олени Малявіної «Тепловтрати будівлі», де дуже докладно пояснено специфіку теплотехнічних процесів, дано посилання на необхідні нормативні документи, а також наведено приклади розрахунків та вся необхідна довідкова інформація.

Якщо у вас виникли питання з цієї теми, задайте їх фахівцям та читачам нашого проекту.

Розділи