Давайте на простом примере разберем вариант расчета теплопотерь дома через окна и входную дверь дома, для утепление которого может использоваться эковата экстра . Для расчета возьмем два окна по разным стенам дома размером 100х120 см (1х1,2 м), еще одно окно меньшего размера который составляет 60х120 см (0,6х1,2 м).
Для расчета теплопотерь дома через входную дверь возьмем следующие параметры двери 80х120х5 см (ширина двери - 0,8 м, высота двери - 2 м, толщина дверного полотна - 0,05 м). структура дверного полотна - массив сосны. Дверь со стороны улицы защищена от прямого воздействия атмосферных явлений неотапливаемой террасой, поэтому по правилам расчета теплопотерь необходимо применять понижающий коэффициент равный показателю 0,7.
Расчет теплопотерь через окна
Для начала проведения расчетов теплопотерь дома через окна необходимо вычислить общую площадь всех ранее оговоренных окон. Расчет проведем по формуле:
S окон = 1 ∙ 1,2 ∙ 2 + 0,6 ∙ 1,2 = 3,12 м2
Теперь для продолжения расчета теплопотерь дома через окна узнаем их характеристики. Для примера возьмем следующие технические показатели:
- Окна сделаны из трехкамерного профиля ПВХ
- Окна имеют двухкамерный стеклопакет (4-16-4-16-4, где 4 это толщина стекла, 16 это расстояние между стеклами стеклопакетов каждого окна).
Теперь можно приступить к дальнейшим расчета и узнать тепловое сопротивление установленных окон. Тепловое сопротивление двухкамерного стеклопакета и трехкамерного профиля такой конструкции окон:
- R ст-а = 0,4 м² ∙ °С / Вт - тепловое сопротивление стеклопакета
- R профиля = 0,6 м² ∙ °С / Вт - тепловое сопротивление трехкамерного профиля
Большую часть окна - 90%,занимает стеклопакет и 10% - профиль ПВХ. Тепловое сопротивление окна рассчитываем по формуле:
R окна = (R ст-а ∙ 90 + R профиля ∙ 10) / 100 = 0,42 м² ∙ °С / Вт.
Имея данные о площади окон и их тепловое сопротивление, выполняем расчет теплопотерь через окна:
Q окон = S ∙ dT ∙ / R = 3,1 м² ∙ 52 градуса / 0,42 м² ∙ °С / Вт = 383,8 Вт (0,38 кВт), это мы с вами получаем теплопотери дома через окна, теперь рассчитаем теплопотери дома через входную дверь.
В программе энергосбережения при строительстве и эксплуатации зданий светопрозрачным ограждениям отводится важная роль, поскольку современный уровень их теплозащиты не уступает теплозащите ограждающих (стеновых) конструкций зданий (до 40 % всех потерь здания).
Теплопотери через окно происходят по нескольким каналам: потери через оконный блок и переплеты (мостики холода, неплотности), потери за счет теплопроводности воздуха и конвективных потоков между стеклами, а также теплопотери посредством теплового излучения.
В настоящее время в России применяются следующие основные способы повышения энергоэффективности светопрозрачных конструкций:
Переход от одно- и двухкамерных стеклопакетов к трех- и более камерным;
- применение термопленки (теплопоглащающее остекление);
- наполнения стеклопакетов инертными газами.
В современных светопрозрачных конструкциях теплозащитных окон используются одно- или двухкамерные стеклопакеты, а для выполнения оконных створок и коробок - деревянные, алюминиевые, стеклопластиковые, пластмассовые (ПВХ) профили или их комбинации. При изготовлении стеклопакетов с применением флоат-стекла окна обеспечивают расчетное приведенное сопротивление теплопередаче не более 0,56 м 2 ∙ºС/Вт и более.
Другим способом повышения энергоэффективности светопрозрачных конструкций является теплопоглощающее остекление. Теплопропускная способность остекления зависит от угла падения солнечных лучей и толщины стекла. Теплоотражающие стекла покрывают металлическими или полимерными пленками. Коэффициент теплопропускания таких стекол составляет 0,2÷0,6.
Еще одним энергоэффективным способом является способ с наполнением стеклопакетов инертными газами. При этом уменьшаются конвекционные токи внутри стеклопакета, что приводит к снижению потерь тепла.
Для того чтобы добавить описание энергосберегающей технологии в Каталог, заполните опросник и вышлите его на c пометкой «в Каталог» .
Выбор теплоизоляции, вариантов утепления стен, перекрытий и других огрождающих конструкций для большинства заказчиков-застройщиков задача сложная. Слишком много противоречивых проблем требуется решить одновременно. Данная страничка поможет Вам во всем этом разобраться.
В настоящее время теплосбережение энергоресурсов приобрело большое значение. Согласно СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», сопротивление теплопередаче определяется по одному из двух альтернативных подходов:
предписывающему (нормативные требования предьявляются к отдельным элементам теплозащиты здания: наружным стенам, полам над не отапливаемым пространствами, покрытиям и чердачным перекрытиям, окнам, входным дверям и т.п.)
потребительскому (сопротивление теплопередачи ограждения может быть снижено по отношению к предписывающему уровню при условии, что проектный удельный расход тепловой энергии на отопление здания ниже нормативного).
Санитарно-гигиенические требования должны выполняться всегда.
К ним относятся
Требование, что бы перепад между температурами внутреннего воздуха и на поверхности огрождающих конструкций не превышали допустимых значений. Максимальные допустимые значения перепада для наружной стены 4°С, для покрытия и чердачного перекрытия 3°С и для перекрытия над подвалами и подпольями 2°С.
Требование, что бы температура на внутренней поверхности ограждения была выше температуры точки росы.
Для Москвы и ее области требуемое теплотехническое сопротивление стены по потребительскому подходу составляет 1,97 °С·м. кв./Вт, а по предписывающему подходу:
для дома постоянного проживания 3,13 °С·м. кв./ Вт,
для административных и других общественных зданий в т.ч. зданий сезонного проживания 2,55 °С·м. кв./ Вт.
Таблица толщин и термических сопротивление материалов для условий Москвы и ее области.
|
Наименование материала стены |
Толщина стены и соответствующее ей термическое сопротивление |
Необходимая толщина по потребительскому подходу (R=1,97 °С·м. кв./ Вт) и по предписывающему подходу (R=3,13 °С·м. кв./ Вт) |
|
Полнотелый сплошной глиняный кирпич (плотность 1600 кг/м. куб) |
510 мм (кладка в два кирпича), R=0,73 °С·м. кв./Вт |
1380 мм 2190 мм |
|
Керамзитобетон (плотность 1200 кг/м. куб.) |
300 мм, R=0,58 °С·м. кв./Вт |
1025 мм 1630 мм |
|
Деревянный брус |
150 мм, R=0,83 °С·м. кв./Вт |
355 мм 565 мм |
|
Деревянный щит с заполнением минеральной ватой (толщины внутренней и наружной обшивки из досок по 25 мм) |
150 мм, R=1,84 °С·м. кв./Вт |
160 мм 235 мм |
Таблица требуемых сопротивлений теплопередаче огрождающих конструкций в домах Московской области.
|
Наружная стена |
Окно, балконная дверь |
Покрытие и перекрытия |
Перекрытие чердачное и перекрытия над неотапливаемыми подвалами |
Входной двери |
|
По предписывающему подходу |
||||
|
По потребительскому подходу |
||||
Из этих таблиц видно, что большинство загородного жилья в Подмосковье не удовлетворяют требованиям по теплосбережению, при этом даже потребительский подход несоблюдается во многих вновь строящихся зданиях.
Поэтому, подбирая котел или обогревательные приборы только по указанным в их документации способности обогреть определенную площадь, Вы утверждаете, что Ваш дом построен со строгим учетом требований СНиП 23-02-2003.
Из вышеизложенного материала следует вывод. Для правильного выбора мощности котла и обогревательных приборов, необходимо рассчитать реальные теплопотери помещений Вашего дома.
Ниже мы покажем несложную методику расчета теплопотерь Вашего дома.
Дом теряет тепло через стену, крышу, сильные выбросы тепла идут через окна, в землю тоже уходит тепло, существенные потери тепла могут приходиться на вентиляцию.
Тепловые потери в основном зависят от:
разницы температур в доме и на улице (чем разница больше, тем потери выше),
теплозащитных свойств стен, окон, перекрытий, покрытий (или, как говорят ограждающих конструкций).
Ограждающие конструкции сопротивляются утечкам тепла, поэтому их теплозащитные свойства оценивают величиной, называемой сопротивлением теплопередачи.
Сопротивление теплопередачи показывает, какое количество тепла уйдет через квадратный метр ограждающей конструкции при заданном перепаде температур. Можно сказать и наоборот, какой перепад температур возникнет при прохождении определенного количества тепла через квадратный метр ограждений.
где q – это количество тепла, которое теряет квадратный метр ограждающей поверхности. Его измеряют в ваттах на квадратный метр (Вт/м. кв.); ΔT – это разница между температурой на улице и в комнате (°С) и, R – это сопротивление теплопередачи (°С/ Вт/м. кв. или °С·м. кв./ Вт).
Когда речь идет о многослойной конструкции, то сопротивление слоев просто складываются. Например, сопротивление стены из дерева, обложенного кирпичом, является суммой трех сопротивлений: кирпичной и деревянной стенки и воздушной прослойки между ними:
R(сумм.)= R(дерев.) + R(воз.) + R(кирп.).
Распределение температуры и пограничные слои воздуха при передаче тепла через стену
Расчет на теплопотери проводят для самого неблагоприятного периода, которым является самая морозная и ветреная неделя в году.
В строительных справочниках, как правило, указывают тепловое сопротивление материалов исходя из этого условия и климатического района (или наружной температуры), где находится Ваш дом.
Таблица – Сопротивление теплопередачи различных материалов при ΔT = 50 °С (Т нар. = –30 °С, Т внутр. = 20 °С.)
|
Материал и толщина стены |
Сопротивление теплопередаче R m , |
|
Кирпичная стена толщиной в 3 кирпича (79 см) толщиной в 2,5 кирпича (67 см) толщиной в 2 кирпича (54 см) толщиной в 1 кирпич (25 см) |
0,592 0,502 0,405 0,187 |
|
Сруб из бревен Ø 25 Ø 20 |
|
|
Сруб из бруса толщиной 20 см толщиной 10 см |
|
|
Каркасная стена (доска + минвата + доска) 20 см |
|
|
Стена из пенобетона 20 см 30 см |
|
|
Штукатурка по кирпичу, бетону, пенобетону (2-3 см) |
|
|
Потолочное (чердачное) перекрытие |
|
|
Деревянные полы |
|
|
Двойные деревянные двери |
Таблица – Тепловые потери окон различной конструкции при ΔT = 50 °С (Т нар. = –30 °С, Т внутр. = 20 °С.)
Примечание Четные цифры в условном обозначении стеклопакета означают воздушный зазор в мм; Символ Ar означает, что зазор заполнен не воздухом, а аргоном; Литера К означает, что наружное стекло имеет специальное прозрачное теплозащитное покрытие. |
Как видно из предыдущей таблицы, современные стеклопакеты позволяют уменьшить теплопотери окна почти в два раза. Например, для десяти окон размером 1,0 м х 1,6 м экономия достигнет киловатта, что в месяц дает 720 киловатт-часов.
Для правильного выбора материалов и толщин ограждающих конструкций применим эти сведения к конкретному примеру.
В расчете тепловых потерь на один кв. метр участвуют две величины:
перепад температур ΔT,
сопротивления теплопередаче R.
Температуру в помещении определим в 20 °С, а наружную температуру примем равной –30 °С. Тогда перепад температур ΔT будет равным 50 °С. Стены выполнены из бруса толщиной 20 см, тогда R= 0,806 °С·м. кв./ Вт.
Тепловые потери составят 50 / 0,806 = 62 (Вт/м. кв.).
Для упрощения расчетов теплопотерь в строительных справочниках приводят теплопотери разного вида стен, перекрытий и т.д. для некоторых значений зимней температуры воздуха. В частности, даются разные цифры для угловых помещений (там влияет завихрение воздуха, отекающего дом) и неугловых, а также учитывается разная тепловая картина для помещений первого и верхнего этажа.
Таблица – Удельные теплопотери элементов ограждения здания (на 1 кв.м. по внутреннему контуру стен) в зависимости от средней температуры самой холодной недели в году.
Примечание Если за стеной находится наружное неотапливаемое помещение (сени, застекленная веранда и т. д.), то потери тепла через нее составляют 70% от расчетных, а если за этим неотапливаемым помещением не улица, а еще одно помещение наружу (например, сени, выходящие на веранду), то 40% от расчетного значения. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Таблица – Удельные теплопотери элементов ограждения здания (на 1 кв.м. по внутреннему контуру) в зависимости от средней температуры самой холодной недели в году.
|
Характеристика ограждения |
Наружная температура, °С |
Теплопотери, кВт |
|
Окно с двойным остеклением |
||
|
Сплошные деревянные двери (двойные) |
||
|
Чердачное перекрытие |
||
|
Деревянные полы над подвалом |
Рассмотрим пример расчета тепловых потерь двух разных комнат одной площади с помощью таблиц.
Пример 1.
Угловая
комната (первый этаж)
Характеристики комнаты:
этаж первый,
площадь комнаты – 16 кв.м. (5х3,2),
высота потолка – 2,75 м,
наружных стен – две,
материал и толщина наружных стен – брус толщиной 18 см, обшит гипсокартонном и оклеен обоями,
окна – два (высота 1,6 м, ширина 1,0 м) с двойным остеклением,
полы – деревянные утепленные, снизу подвал,
выше чердачное перекрытие,
расчетная наружная температура –30 °С,
требуемая температура в комнате +20 °С.
Площадь наружных стен за вычетом окон:
S стен (5+3,2)х2,7-2х1,0х1,6 = 18,94 кв. м.
Площадь окон:
S окон = 2х1,0х1,6 = 3,2 кв. м.
Площадь пола:
S пола = 5х3,2 = 16 кв. м.
Площадь потолка:
S потолка = 5х3,2 = 16 кв. м.
Площадь внутренних перегородок в расчете не участвует, так как через них тепло не уходит – ведь по обе стороны перегородки температура одинакова. Тоже относится и к внутренней двери.
Теперь вычислим теплопотери каждой из поверхностей:
Q суммарные = 3094 Вт.
Заметим, что через стены уходит тепла больше чем через окна, полы и потолок.
Результат расчета показывает теплопотери комнаты в самые морозные (Т нар.= –30 °С) дни года. Естественно, чем теплее на улице, тем меньше уйдет из комнаты тепла.
Пример 2
Комната
под крышей (мансарда)
Характеристики комнаты:
этаж верхний,
площадь 16 кв.м. (3,8х4,2),
высота потолка 2,4 м,
наружные стены; два ската крыши (шифер, сплошная обрешетка, 10 см минваты, вагонка), фронтоны (брус толщиной 10 см, обшитый вагонкой) и боковые перегородки (каркасная стена с керамзитовым заполнением 10 см),
окна – четыре (по два на каждом фронтоне), высотой 1,6 м и шириной 1,0 м с двойным остеклением,
расчетная наружная температура –30°С,
требуемая температура в комнате +20°С.
Рассчитаем площади теплоотдающих поверхностей.
Площадь торцевых наружных стен за вычетом окон:
S торц.стен = 2х(2,4х3,8-0,9х0,6-2х1,6х0,8) = 12 кв. м.
Площадь скатов крыши, ограничивающих комнату:
S скатов.стен = 2х1,0х4,2 = 8,4 кв. м.
Площадь боковых перегородок:
S бок.перегор = 2х1,5х4,2 = 12,6 кв. м.
Площадь окон:
S окон = 4х1,6х1,0 = 6,4 кв. м.
Площадь потолка:
S потолка = 2,6х4,2 = 10,92 кв. м.
Теперь рассчитаем тепловые потери этих поверхностей, при этом учтем, что через пол тепло не уходит (там теплое помещение). Теплопотери для стен и потолка мы считаем как для угловых помещений, а для потолка и боковых перегородок вводим 70-процентный коэффициент, так как за ними располагаются неотапливаемые помещения.
Суммарные теплопотери комнаты составят:
Q суммарные = 4504 Вт.
Как видим, теплая комната первого этажа теряет (или потребляет) значительно меньше тепла, чем мансардная комната с тонкими стенками и большой площадью остекления.
Чтобы такое помещение сделать пригодным для зимнего проживания, нужно в первую очередь утеплять стены, боковые перегородки и окна.
Любая ограждающая конструкция может быть представлена в виде многослойной стены, каждый слой которой имеет свое тепловое сопротивление и свое сопротивление прохождению воздуха. Сложив тепловое сопротивление всех слоев, получим тепловое сопротивление всей стены. Также суммируя сопротивление прохождению воздуха всех слоев, поймем, как дышит стена. Идеальная стена из бруса должна быть эквивалентна стене из бруса толщиной 15 – 20 см. Приведенная ниже таблица поможет в этом.
Таблица – Сопротивление теплопередаче и прохождению воздуха различных материалов ΔT=40 °С (Т нар. =–20 °С, Т внутр. =20 °С.)
|
Слой стены |
Толщина слоя стены (см) |
Сопротивление теплопередаче слоя стены |
Сопротивл. воздухопро ницаемости эквивалентно брусовой стене толщиной (см) |
|
|
Эквивалент кирпичной кладке толщиной (см) |
||||
|
Кирпичная кладка из обычного глиняного кирпича толщиной: 12 см 25 см 50 см 75 см |
0,15 0,3 0,65 1,0 |
|||
|
Кладка из керамзитобетонных блоков толщиной 39 см с плотностью: 1000 кг / куб м 1400 кг / куб м 1800 кг / куб м |
||||
|
Пено- газобетон толщиной 30 см плотностью: 300 кг / куб м 500 кг / куб м 800 кг / куб м |
||||
|
Брусовал стена толщиной (сосна) 10 см 15 см 20 см |
||||
Для объективной картины теплопотерь всего дома необходимо учесть
Потери тепла через контакт фундамента с мерзлым грунтом обычно принимают 15% от потерь тепла через стены первого этажа (с учетом сложности расчета).
Потери тепла, связанные с вентиляцией. Эти потери рассчитываются с учетом строительных норм (СНиП). Для жилого дома требуется около одного воздухообмена в час, то есть за это время необходимо подать тот же обьем свежего воздуха. Таким образом, потери связанные с вентиляцией, составляют немногим меньше сумме теплопотерь приходящиеся на ограждающие конструкции. Получается, что потери тепла через стены и остекление составляет только 40%, а потери тепла на вентиляцию 50%. В европейских нормах вентиляции и утепления стен, соотношение тепловых потерь составляют 30% и 60%.
Если стена «дышит», как стена из бруса или бревна толщиной 15 – 20 см, то происходит возврат тепла. Это позволяет снизить тепловые потери на 30%, поэтому полученную при расчете величину теплового сопротивления стены следует умножить на 1,3 (или соответственно уменьшить теплопотери).
Суммировав все теплопотери дома, Вы определите, какой мощности генератор тепла (котел) и отопительные приборы необходимы для комфортного обогрева дома в самые холодные и ветряные дни. Также, расчеты подобного рода покажут, где «слабое звено» и как его исключить с помощью дополнительной изоляции.
Рассчитать расход тепла можно и по укрупненным показателям. Так, в одно- и двухэтажных не сильно утепленных домах при наружной температуре –25 °С требуется 213 Вт на один квадратный метр общей площади, а при –30 °С – 230 Вт. Для хорошо утепленных домов – это: при –25 °С – 173 Вт на кв.м. общей площади, а при –30 °С – 177 Вт.
Стоимость теплоизоляции относительно стоимости всего дома существенно мала, однако при эксплуатации здания основные затраты приходятся именно на отопление. На теплоизоляции ни в коем случае нельзя экономить, особенно при комфортном проживании на больших площадях. Цены на энергоносители во всем мире постоянно повышаются.
Современные строительные материалы обладают более высоким термическим сопротивлением, чем материалы традиционные. Это позволяет делать стены тоньше, а значит, дешевле и легче. Все это хорошо, но у тонких стен меньше теплоемкость, то есть они хуже запасают тепло. Топить приходиться постоянно – стены быстро нагреваются и быстро остывают. В старых домах с толстыми стенами жарким летним днем прохладно, остывшие за ночь стены «накопили холод».
Утепление необходимо рассматривать совместно с воздухопроницаемостью стен. Если увеличение теплового сопротивления стен связано со значительным уменьшением воздухопроницаемости, то не следует его применять. Идеальная стена по воздухопроницаемости эквивалентна стене из бруса толщиной 15…20 см.
Очень часто, неправильное применение пароизоляции приводит к ухудшению санитарно-гигиенических свойств жилья. При правильно организованной вентиляции и «дышащих» стенах она излишня, а при плохо воздухопроницаемых стенах это ненужно. Основное ее назначение это предотвращение инфильтрации стен и защита утепления от ветра.
Утепление стен снаружи существенно эффективнее внутреннего утепления.
Не следует бесконечно утеплять стены. Эффективность такого подхода к энергосбережению – не высока.
Вентиляция – вот основные резервы энергосбережения.
Применив современные системы остекления (стеклопакеты, теплозащитное стекло и т.п.), низкотемпературные обогревающие системы, эффективную теплоизоляцию ограждающих конструкций, можно сократить затраты на отопление в 3 раза.
Варианты дополнительного утепления конструкций зданий на базе строительной теплоизоляции типа «ISOVER», при наличии в помещениях систем воздухообмена и вентиляции.
Утепление черепичной кровли с применением теплоизоляции ISOVER
|
Утепление стены из легких бетонных блоков |
Утепление кирпичной стены с вентилируемым зазором |
Утепление бревенчатой стены |
||
|
|
|
|
Первый шаг в организации отопления частного дома — расчет теплопотерь. Цель этого расчета — выяснить, сколько тепла уходит наружу сквозь стены, полы, кровлю и окна (общее название — ограждающие конструкции) при самых суровых морозах в данной местности. Зная, как рассчитать теплопотери по правилам, можно получить довольно точный результат и приступить к подбору источника тепла по мощности.
Базовые формулы
Чтобы получить более-менее точный результат, необходимо выполнять вычисления по всем правилам, упрощенная методика (100 Вт теплоты на 1 м² площади) здесь не подойдет. Общие потери теплоты зданием в холодное время года складываются из 2 частей:
- теплопотерь через ограждающие конструкции;
- потерь энергии, идущей на нагрев вентиляционного воздуха.
Базовая формула для подсчета расхода тепловой энергии через наружные ограждения выглядит следующим образом:
Q = 1/R х (t в — t н) х S х (1+ ∑β). Здесь:
- Q — количество тепла, теряемого конструкцией одного типа, Вт;
- R — термическое сопротивление материала конструкции, м²°С / Вт;
- S — площадь наружного ограждения, м²;
- t в — температура внутреннего воздуха, °С;
- t н — наиболее низкая температура окружающей среды, °С;
- β — добавочные теплопотери, зависящие от ориентации здания.
Термическое сопротивление стен либо кровли здания определяется исходя из свойств материала, из которого они сделаны, и толщины конструкции. Для этого используется формула R = δ / λ, где:
- λ — справочное значение теплопроводности материала стены, Вт/(м°С);
- δ — толщина слоя из этого материала, м.
Если стена возведена из 2 материалов (например, кирпич с утеплителем из минваты), то термическое сопротивление рассчитывается для каждого из них, а результаты суммируются. Уличная температура выбирается как по нормативным документам, так и по личным наблюдениям, внутренняя — по необходимости. Добавочные теплопотери — это коэффициенты, определенные нормами:
- Когда стена либо часть кровли повернута на север, северо-восток или северо-запад, то β = 0,1.
- Если конструкция обращена на юго-восток или запад, β = 0,05.
- β = 0, когда наружное ограждение выходит на южную или юго-западную сторону.
Порядок выполнения вычислений
Чтобы учесть все тепло, уходящее из дома, необходимо сделать расчет теплопотерь помещения, причем каждого по отдельности. Для этого производятся замеры всех ограждений, соседствующих с окружающей средой: стен, окон, крыши, пола и дверей.
Важный момент: обмеры следует выполнять по внешней стороне, захватывая углы строения, иначе расчет теплопотерь дома даст заниженный расход тепла.
Окна и двери измеряются по проему, который они заполняют.
По результатам замеров рассчитывается площадь каждой конструкции и подставляется в первую формулу (S, м²). Туда же вставляется значение R, полученное делением толщины ограждения на коэффициент теплопроводности строительного материала. В случае с новыми окнами из металлопластика величину R вам подскажет представитель фирмы-установщика.
В качестве примера стоит провести расчет теплопотерь через ограждающие стены из кирпича толщиной 25 см, площадью 5 м² при температуре окружающей среды -25°С. Предполагается, что внутри температура составит +20°С, а плоскость конструкции обращена к северу (β = 0,1). Сначала нужно взять из справочной литературы коэффициент теплопроводности кирпича (λ), он равен 0,44 Вт/(м°С). Затем по второй формуле вычисляется сопротивление передаче тепла кирпичной стены 0,25 м:
R = 0,25 / 0.44 = 0,57 м²°С / Вт
Чтобы определить теплопотери помещения с этой стенкой, все исходные данные надо подставить в первую формулу:
Q = 1 / 0,57 х (20 — (-25)) х 5 х (1 + 0,1) = 434 Вт = 4.3 кВт
Если в комнате имеется окно, то после вычисления его площади следует таким же образом определить теплопотери сквозь светопрозрачный проем. Такие же действия повторяются относительно полов, кровли и входной двери. В конце все результаты суммируются, после чего можно переходить к следующему помещению.
Учет тепла на подогрев воздуха
Выполняя расчет теплопотерь здания, важно учесть количество тепловой энергии, расходуемой системой отопления на подогрев вентиляционного воздуха. Доля этой энергии достигает 30% от общих потерь, поэтому игнорировать ее недопустимо. Рассчитать вентиляционные теплопотери дома можно через теплоемкость воздуха с помощью популярной формулы из курса физики:
Q возд = cm (t в — t н). В ней:
- Q возд — тепло, расходуемое системой отопления на прогрев приточного воздуха, Вт;
- t в и t н — то же, что в первой формуле, °С;
- m — массовый расход воздуха, попадающего в дом снаружи, кг;
- с — теплоемкость воздушной смеси, равна 0.28 Вт / (кг °С).
Здесь все величины известны, кроме массового расхода воздуха при вентиляции помещений. Чтобы не усложнять себе задачу, стоит согласиться с условием, что воздушная среда обновляется во всем доме 1 раз в час. Тогда объемный расход воздуха нетрудно посчитать путем сложения объемов всех помещений, а затем нужно перевести его в массовый через плотность. Поскольку плотность воздушной смеси меняется в зависимости от его температуры, нужно взять подходящее значение из таблицы:
m = 500 х 1,422 = 711 кг/ч
Подогрев такой массы воздуха на 45°С потребует такого количества теплоты:
Q возд = 0.28 х 711 х 45 = 8957 Вт, что примерно равно 9 кВт.
По окончании расчетов результаты тепловых потерь сквозь наружные ограждения суммируются с вентиляционными теплопотерями, что дает общую тепловую нагрузку на систему отопления здания.
Представленные методики вычислений можно упростить, если формулы ввести в программу Excel в виде таблиц с данными, это существенно ускорит проведение расчета.
Счета за отопление и горячую волу составляют весомую часть расколов на жилите и в определенной степени отражают уровень потребления тепловой энергии. В прошлом энергия была дешевой. Теперь ее цена увеличилась и в обозримом будущем вряд ли уменьшится. Но можно сократить расходы па отопление и горячую волу. Это делается с помощью термомолернизяцин. Она уменьшит утечку тепла через конструкции дома и повысит эффективность работы систем отопления и горячего водоснабжения. Конечно, термомодернизация потребует немалых финансовых затрат, но если ее правильно сделать, то затраты будут возмещены за счет сэкономленных на отоплении средств.
Куда уходит тепло?
Рассмотрим основные причины высокого уровня потребления тепловой энергии в частных домах. Тепло уходит:
☰ через вентиляцию. В современных домах традиционных конструкций таким образом уходит 30-40 % тепла;
☰ окна и двери. Обычно на них приходится до 25 % общих теплопотеръ дома.
☰ В некоторых домах величину окон определяют, руководствуясь не рациональными нормами естественного освещения, а архитектурной модой, пришедшей к нам из стран с более теплым климатом;
☰ наружные стены. Через конструкцию стен уходит 15-20% тепла. Строительные нормы прошлых лет не требовали от конструкции стен высокой теплоизоляционной способности, к тому лее и без того часто нарушались;
☰ крышу. Через нее уходит до 15% тепла;
☰ пол на грунте. Распространенное решение в домах без подвала, при недостаточной теплоизоляции может привести к потерям 5-10% тепла;
☰ мостики холода, или термические мостики. Служат причиной потери около 5 % тепла.
Утепление наружных стен
Оно состоит в создании дополнительного слоя теплоизоляции на внешней или внутренней стороне наружной стены дома. При этом теплопотери уменьшаются, а температура внутренней поверхности степы увеличивается, что делает проживание в доме комфортнее и устраняет причину повышения влажности и образования плесени. После дополнительного утепления теплоизоляционные свойства стены улучшаются в три-четыре раза.
Утепление снаружи гораздо удобнее и эффективнее, поэтому его применяют в подавляющем большинстве случаев. Оно обеспечивает:
☰ равномерность теплоизоляции на всей поверхности наружной стены;
☰ увеличение теплостатичности стены, то есть последняя становится аккумулятором тепла. Днем от солнечного света она нагревается, а ночью, остывая, отдает тепло в помещение;
☰ устранение неровности стены и создание нового, более эстетичного фасада дома;
☰ выполнение работ без неудобств для жильцов.
Утепление дома изнутри применяется только в исключительных случаях, например в домах с богато украшенными фасадами или когда утепляются лишь некоторые помещения.
Утепление перекрытий и крыш
Перекрытия на неотопляемом чердаке утепляют, укладывая слой из плит, матов или сыпучих материалов. Если чердак планируется использовать, то над утеплителем укладывают слой досок или цементную стяжку. Уложить дополнительный слой теплоизоляции на чердаке, куда легко добраться, на самом деле просто и недорого.
Более сложной является ситуация с так называемой вентилируемой совмещенной кровлей, где над перекрытием последнего этажа находится пространство в несколько десятков сантиметров, к которому нет непосредственного доступа. Тогда в это пространство вдувают специальный утеплитель, чтобы, затвердев, он образовал на перекрытии толстый теплоизоляционный слой.
Утеплить совмещенную кровлю (такую обычно устраивают над мансардными этажами) можно, уложив на нее дополнительный слой теплоизоляции и выполнив новое кровельное покрытие. Перекрытия над подвалами легче всего утеплить, приклеив или подвесив теплоизоляцию при помощи анкеров и стальной сетки. Слой теплоизоляции можно оставить открытым или закрыть алюминиевой фольгой, обоями, штукатуркой и пр.
Уменьшение теплопотерь через окна
Существует несколько способов уменьшения теплопотерь через оконную «столярку».
Вот САМЫЕ ПРОСТЫЕ из них:
☰ уменьшить окна;
☰ приметить ставни и жалюзи;
☰ поменять окна.
Самым радикальным способом уменьшения теплопотерь является последний. Вместо старых ставят окна с более высокими теплоизоляционными свойствами. Рынок предлагает различные типы энергосберегающих окоп: деревянные, пластиковые, алюминиевые, с двух- и трехкамерными стеклопакетами, со специальным иизкоэмисси-оппым стеклом. Поменять окна обойдется недешево, но за новыми проще ухаживать (пластиковые окна не нужно красить), их высокая плотность препятствует проникновению пыли, улучшается звуко-и теплоизоляция.
В некоторых домах слишком много окон, значительно больше, чем необходимо для естественного освещения помещений. Поэтому можно уменьшить их площадь, заполнив часть проемов стеновым материалом.
Самые низкие температуры снаружи дома отмсчаются обычно ночью, когда дневного света нет. Следовательно, теплопоте-ри можно уменьшить, применив ставни или жалюзи.
Система отопления и горячего водоснабжения
Если теплоснабжение дома осуществляется при помощи котельнои, которой пользуются 10-15 лет, то она требует термомодернизации. Самым большим недостатком старых котлов является их низкая производительность. Кроме того, такие устройства, отопляемые углем, выделяют много продуктов сгорания. Поэтому их целесообразно заменять современными газовыми или жидкотопливными котлами: у них больше производительность, и они меньше загрязняют воздух.
Модернизировать можно и саму теплосеть в доме. Аля этого устраивают теплоизоляцию на трубах отопления и горячей воды, которые проходят через неотопляемые помещения. Кроме того, на всех радиаторах ставят терморегулирующие вентили. Это позволяет устанавливать необходимую температуру и не отапливать нежилые помещения. Можно также устроить воздушное отопление или «теплый пол». Модернизация сети горячей воды - это замена протекающих трубопроводов и теплоизоляция новых, оптимизация работы системы, готовящей горячую воду, и включение в нее циркуляционного насоса.
Система вентиляции
Чтобы уменьшить теплопотери через эту систему, можно уста» ювить рекуператор - устройство, позволяющее использовать тепло выходящего из дома воздуха. Кроме того, можно применить подогрев приточного воздуха. Простейшими устройствами, уменьшающими теплопотери через плотные современные окна, являются вентиляционные карманы, подающие воздух в помещения.
Нетрадиционные источники энергии
Аля отопления дома можно использовать энергию возобновляемых источников. Например тепло от сжигания дров, отходов древесины (опилок) и соломы. Аля этого применяют специальные котлы. Стоимость отопления таким способом существенно ниже, чем системами, работающими на традиционных видах топлива.
Чтобы использовать для отопления солнечное тепло, применяют солнечные коллекторы, располагаемые на крыше или па стене дома. Аля максимальной эффективности их работы коллекторы нужно разместить на южном скате крыши с уклоном около 45°. В наших климатическиx условиях коллекторы обычно сочетаются с еще одним источником тепла, например, конвекционным газовым котлом или котлом на твердом топливе.
Для отопления и горячего водоснабжения можно применять тепловые насосы, использующие тепло земли или подземных вод. Однако для своей работы они требуют электроэнергии. Себестоимость тепла, произведенного тепловыми насосами, низкая, а вот стоимость насоса и системы отопления довольно высокая. Годовая потребность в тепле для индивидуальных домов составляет 120-160 кВт-ч/м2. Несложно посчитать, что для отопления жилища площадью 200 м2 е течение года потребуется 24000-32 000кВт.ч. Применив ряд технических мероприятий, эту величину можно сократить почти в два раза.