Расчет теплопотерь стены


Калькулятор теплопотерь стен дома. Расчёт толщины стен для различных регионов

Калькулятор расчета теплопроводности стен жилых домов разработан в строгом соответствии с СНиП П-03-79. Функционал позволяет рассчитать степень теплопроводности любой стены и сравнить его с требуемой СНиПом величиной. От Вас требуется указать предполагаемый регион строительства и выбрать материал и толщину стен.

Для любознательных рассмотрим участвующие в вычислениях величины:

Статистические сведения для определенного региона:

Темп. наруж. воздуха - Ср. темп. отопит. периода Продолж. отопит. периода  Условия экспл. в зонах влажности  Используемые для расчетов константы из ГОСТ (одинаковы для всех регионов): Темп. внутр. воздуха Влажность внутр. воздуха Коэффициент теплоотд. внутр. пов. Коэффициент теплоотд. наруж.пов. Коэффициент теплотехн. однород. Коэффициент полож.наруж поверхн.

Нормируемый темп.перепад

Вышеуказанный СНиП также утверждает методики расчета теплопроводности. Полученный по формулам коэффициент теплопроводности должен удовлетворять требованиям из этого же СНиП, т.е. быть выше двух коэффициентов, рассчитанным по разным формулам.

Точка росы. расчет, определение

  • - это температура, до которой должен охладиться воздух, чтобы содержащийся в нём пар достиг состояния насыщения и начал конденсироваться в росу. Этот параметр зависит от давления воздуха.
  • По возможности избегайте образования точки росы. А, если это невозможно, то постарайтесь сдвинуть ее к внешним слоям и обеспечте необходимую вентиляцию этих увлажняемых слоев.
  • Причина №1. Высокая паропрозрачность внутренних слоев конструкции позволяют создать большое давление водянных паров в прохладных и холодных слоях конструкции, что, как я уже писал, приведет к повышенной конденсации.

    Решение проблемы точки росы

    Добавьте слабо проницаемых слоев внутри (пароизолцию) и/или добавьте вент зазор снаружи. Эта мера позволит сдержать поток водяных паров сквозь стены. Но не стоит переусердствовать т.к запертые пары внутри комнаты будут копиться и это приведет к ухудшении качества воздуха внутри помещений.

    Если условия эксплуатации здания особенно суровые (-20 и ниже), то стоит рассмотреть возможность принудительного поступления в помещение подогретого воздуха с помощью теплообменников или нагревателей. Это позволит использовать герметичные пароизоляционные материалы без риска испортить микроклимат в доме.

    Каталог материалов

    Как выполняется расчет теплопотерь?

    Расчет теплопотерь определяется на основании температуры внутреннего воздуха, температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции и температуры уличного воздуха.

    Температура внутри стен меняется линейно. Угол наклона графика зависит от значения термического сопротивления материала в разных его слоях.

    Усредненное значение сопротивления теплопередачи внутри здания принимаем Ri = 0,13 м2 К / Вт. ГОСТ 8.524-85 и DIN 4108

    Термическое сопротивление остальных слоев Re соответствует перепаду температур между внутренней поверхностью стены и уличным воздухом. (Т поверхности стены - T за пределами здания ) dTe.

    Затем по следующей формуле:

    Ri / dTi = Re / dTe

    находим Re:

    Re = Ri * dTe / dTi

    Общее тепловое сопротивление R = Re + Ri

    R = Ri (1 + dTe / dTi)

    И, наконец, значение теплопотерь

    ТП = 1 / R

    Пример

    Температура в помещении: 20 ° C на поверхность стены: 18 ° C

    температура окружающей среды: -10 ° C

    dТ = 2 ° C DTE = 28 ° C

    Ri = 0,13 м2 К / Вт

    dТi = 2 ° C dTe = 28 ° C Ri = 0,13 м2 К / Вт R = R (1 + dTe / dТi) = 1,95 м2 К / Вт

    ТП = 0,5 Вт / м2 K

    Кроме теплопотерь отображаются зоны возможной конденсации .
  • Черный график показывает падение/увеличение температуры внутри ограждающей конструкции в градусах.
  • Синий график - температура точки росы. Если этот график соприкасается с графиком температуры, то эти зоны называются зонами возможной конденсации (помечены голубым). Если во всех точках графика температура точки росы ниже температуры материала, то конденсата/росы не будет.
  • расчеты теплопотерь

    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

    3,13

    0,54

    3,74

    3,30

    0,83

    По потребительскому подходу

    1,97

    0,51

    4,67

    4,12

    0,79

    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.

    R = ΔT/q,

    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 (Тнар. = –30 °С, Твнутр. = 20 °С.)

    Материал и толщина стены

    Сопротивление теплопередаче Rm,

    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

    0,550 0,440

    Сруб из бруса

    толщиной 20 см толщиной 10 см

    0,806 0,353

    Каркасная стена (доска + минвата + доска) 20 см

    0,703

    Стена из пенобетона 20 см 30 см

    0,476 0,709

    Штукатурка по кирпичу, бетону, пенобетону (2-3 см)

    0,035

    Потолочное (чердачное) перекрытие

    1,43

    Деревянные полы

    1,85

    Двойные деревянные двери

    0,21

    Таблица – Тепловые потери окон различной конструкции при ΔT = 50 °С (Тнар. = –30 °С, Твнутр. = 20 °С.)

    Тип окна

    RT

    q, Вт/м2

    Q, Вт

    Обычное окно с двойными рамами

    0,37

    135

    216

    Стеклопакет (толщина стекла 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

    Двухкамерный стеклопакет

    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

    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.

    Характеристика ограждения

    Наружная температура, °С

    Теплопотери, Вт

    Первый этаж

    Верхний этаж

    Угловая комната

    Неугл. комната

    Угловая комната

    Неугл. комната

    Стена в 2,5 кирпича (67 см) с внутр. штукатуркой

    -24 -26 -28 -30

    76 83 87 89

    75 81 83 85

    70 75 78 80

    66 71 75 76

    Стена в 2 кирпича (54 см) с внутр. штукатуркой

    -24 -26 -28 -30

    91 97 102 104

    90 96 101 102

    82 87 91 94

    79 87 89 91

    Рубленая стена (25 см) с внутр. обшивкой

    -24 -26 -28 -30

    61 65 67 70

    60 63 66 67

    55 58 61 62

    52 56 58 60

    Рубленая стена (20 см) с внутр. обшивкой

    -24 -26 -28 -30

    76 83 87 89

    76 81 84 87

    69 75 78 80

    66 72 75 77

    Стена из бруса (18 см) с внутр. обшивкой

    -24 -26 -28 -30

    76 83 87 89

    76 81 84 87

    69 75 78 80

    66 72 75 77

    Стена из бруса (10 см) с внутр. обшивкой

    -24 -26 -28 -30

    87 94 98 101

    85 91 96 98

    78 83 87 89

    76 82 85 87

    Каркасная стена (20 см) с керамзитовымзаполнением

    -24 -26 -28 -30

    62 65 68 71

    60 63 66 69

    55 58 61 63

    54 56 59 62

    Стена из пенобетона (20 см) с внутр. штукатуркой

    -24 -26 -28 -30

    92 97 101 105

    89 94 98 102

    87 87 90 94

    80 84 88 91

    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

    -24 -26 -28 -30

    117 126 131 135

    Сплошные деревянные двери (двойные)

    -24 -26 -28 -30

    204 219 228 234

    Чердачное перекрытие

    -24 -26 -28 -30

    30 33 34 35

    Деревянные полы над подвалом

    -24 -26 -28 -30

    22 25 26 26

    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.

    Рассчитаем площади теплоотдающих поверхностей.

    Площадь наружных стен за вычетом окон:

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

    Площадь окон:

    Sокон = 2х1,0х1,6 = 3,2 кв. м.

    Площадь пола:

    Sпола = 5х3,2 = 16 кв. м.

    Площадь потолка:

    Sпотолка = 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:

    Qстен = 18,94х89 = 1686 Вт, Qокон = 3,2х135 = 432 Вт, Qпола = 16х26 = 416 Вт, Qпотолка = 16х35 = 560 Вт.

    Суммарные теплопотери комнаты составят:

    Qсуммарные = 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:

    Sторц.стен = 2х(2,4х3,8-0,9х0,6-2х1,6х0,8) = 12 кв. м.

    Площадь скатов крыши, ограничивающих комнату:

    Sскатов.стен = 2х1,0х4,2 = 8,4 кв. м.

    Площадь боковых перегородок:

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

    Площадь окон:

    Sокон = 4х1,6х1,0 = 6,4 кв. м.

    Площадь потолка:

    Sпотолка = 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.

    Qторц.стен = 12х89 = 1068 Вт, Qскатов.стен = 8,4х142 = 1193 Вт, Qбок.перегор = 12,6х126х0,7 = 1111 Вт, Qокон = 6,4х135 = 864 Вт, Qпотолка = 10,92х35х0,7 = 268 Вт.

    Суммарные теплопотери комнаты составят:

    Qсуммарные = 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 (Тнар.=–20 °С, Твнутр.=20 °С.)

    Слой стены

    Толщина слоя стены (см)

    Сопротивление теплопередаче слоя стены

    Сопротивл. воздухопро­ ницаемости эквивалентно брусовой стене толщиной (см)

    Ro,

    Эквивалент кирпичной кладке толщиной (см)

    Кирпичная кладка из обычного глиняного кирпича толщиной:

    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 из керамзитобетонных блоков толщиной 39 см с плотностью:

    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

    Пено- газобетон толщиной 30 см плотностью:

    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

    Брусовал стена толщиной (сосна)

    10 см 15 см 20 см

    10 15 20

    0,6 0,9 1,2

    45 68 90

    10 15 20

    Для объективной картины теплопотерь всего дома необходимо учесть

    1. Потери тепла через контакт фундамента с мерзлым грунтом обычно принимают 15% от потерь тепла через стены первого этажа (с учетом сложности расчета).

    2. 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%.

    3. 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.

    Выводы и рекомендации

    1. 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.

    2. 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».

    3. 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.

    4. 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.

    5. Утепление стен снаружи существенно эффективнее внутреннего утепления.

    6. Не следует бесконечно утеплять стены. Эффективность такого подхода к энергосбережению – не высока.

    7. Вентиляция – вот основные резервы энергосбережения.

    8. 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 чердачного перекрытия

    Утепление межэтажного перекрытия

    Утепление стены из легких бетонных блоков

    Утепление кирпичной стены с вентилируемым зазором

    Утепление бревенчатой стены

    Утепление перегородки сауны и пола первого этажа

    Утепление каркасной стены и цоколя

    Теплопотери в доме

    В переходной и холодный период года температура на улицах падает, и возрастает разница температур внутреннего воздуха и воздуха на улице. И как уже мы упоминали, Второй закон термодинамики никто не отменял, поэтому тепло с ваших домов и квартир стремится его покинуть и обогреть холодную окружающую среду. Для снижения этих утрат тепла, делается утепление домов в различных видах от пенопласта и вентилируемых фасадов до современных теплоизоляционных материалов в виде шпаклевки. Главной же задачей в нашей профессии является поддержание в помещении комфортных параметров микроклимата. И в первую очередь, мы рассчитываем теплопотери для их компенсации.

    Зачем делать расчет теплопотерь?

    Когда же делают расчет потерь тепла в доме? Расчет теплопотерь обязателен при проектировании систем отопления, систем вентиляции, воздушных отопительных систем. Расчетные температуры берут из нормативных документов. Значение внешней температуры воздуха отвечает температуре наружного воздуха наиболее холодной пятидневки. Внутреннюю температуру берут или ту, которую желаете, или из норм, для жилых помещений это 20+-2°С.

    Исходными данными для расчета служат: внешняя и внутренняя температура воздуха, конструкция стен, пола, перекрытий, назначение каждого помещения, географическая зона строительства. Все тепловые потери на прямую зависят от термического сопротивления ограждающих конструкций, чем оно больше, тем меньше теплопотери.

    Для обеспечения комфортных условий пребывания людей в помещении нужно чтобы было правдивым уравнение теплового баланса 

               Qп+ Qо+ Qс+ Qк= Qср+ Qос+ Qпр+ Qлюд,       

    где Qп–теплопотери через пол, Qо–теплопотери через окна, Qс–теплопотери через стену, Qк- теплопотери через крышу, Qср–теплопоступления от солнечной радиации, Qос–теплопоступления от отопительных систем, Qпр–теплопоступления от приборов, Qлюд–теплопоступления от людей.

    На практике же, уравнение упрощается и все утраты компенсирует система отопления, независимо водяная или воздушная. 

    Расчет теплопотерь

    Получив исходные данные, проектировщики начинают расчет. Рассмотрим основные виды тепловых потерь и формулы их расчета. Теплопотери бывают: через стены, через пол, через окна, через крышу, через вентиляционные шахты и дополнительные потери тепла. Термическое сопротивление для всех конструкций рассчитывается по формуле 

    Rст =1/ αв+Σ(δі / λі)+1/ αн,

    где αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения, Вт/ м2·оС; λі и δі – коэффициент теплопроводности для материала каждого слоя стены и толщина этого слоя в м; αн – коэффициент теплоотдачи внешней поверхности ограждения, Вт/ м2·ос;

    Коэффициенты α берутся из норм, и разные для стен и перекрытий.    

    И так, начнем:

     Первым делом рассмотрим теплопотери через стены

    На них наибольшее влияние имеет конструкция стен. Рассчитываются  по формуле:     Коэф. n-поправочный коэффициент. Зависит от материала конструкций, и принимается n=1 если конструкции из штучных материалов,и n=0,9 для чердака, n=0,75 для перекрытия подвала.                                                           

    Пример: Рассмотрим теплопотери сквозь кирпичную стену 510 мм с утеплителем минеральной ватой 100 мм и декоративным финишным шаром 30 мм. Внутренняя температура воздуха 22ºС, наружная -20ºС. Высотой пусть будет 3 м и длиной 4 м. В комнате одна внешняя стена, размещение на Юг, местность не ветреная, без внешних дверей. Для начала необходимо узнать коэффициенты теплопроводности этих материалов. Из размещенной выше таблицы узнаем: λк =0,58 Вт/мºС,  λут =0,064 Вт/мºС, λшт =0,76  Вт/мºС. После этого рассчитывается термическое сопротивление ограждающей конструкции:

    Rст=1/ 23 +0,51/0,58+0,1/0,064+0,03/0,76+ 1/ 8,6 = 2,64 м2 ºС/Вт.

    Для нашей местности такого сопротивления недостаточно и дом нужно утеплить лучше. Но сейчас не об этом.  Расчет теплопотерь:

    Q=1/R·FΔt·n·β=1/2,64·12·42·1·(10/100+1)=210Вт.

    ß- это дополнительные потери тепла. Далее мы распишем их значение и станет ясно, откуда взялось число 10 и зачем делить на 100.

    Далее идут тепловые потери сквозь окна

    Здесь все проще. Расчет термического сопротивления не нужен, ведь в паспорте современных окон он уже указан. Теплопотери через окна рассчитываются по той же схеме, что и через стены. Для примера рассчитаем потери через энергосберегающие окна с термическим сопротивлением Rо= 0,87 (м2°С/Вт) размером 1,5*1,5 с  ориентацией на Север. Q=1/0,87·2,25·42·1·(15/100+1)=125 Вт.

    К теплопотерям через перекрытия относят отвод тепла через крышные и половые перекрытия. В основном это делается для квартир, где и пол и потолок представляет собой железобетонную плиту. На последнем этаже учитываются только потери сквозь потолок, а на первом лишь через подвальное перекрытие. Это обусловлено тем, что во всех квартирах принимается одинаковая температура воздуха, и теплоотдачу от квартиры к квартире не берут во внимание. Недавние исследования показали, что через не утепленные узлы примыкания перекрытий к ограждающим конструкциям идут большие потери тепла.        Определение утечки тепла через перекрытие такое же как и для стены, но не учитываются дополнительные теплопотери. Коэффициент α берется другой: α вн =8,7 Вт/(м 2·К) α вн =6 Вт/(м2·К), разница температур также, ведь в подвале или на крытом чердаке температура принимается в пределах 4-6ºС. Не будем расписывать расчет термического сопротивления для перекрытия, ведь он определяется по той же формуле Rст = 1/ αв + Σ ( δі / λі ) + 1/ α. Возьмем перекрытие с сопротивлением 4,95 и примем воздух на чердаке +4ºС, площадь потолка 3х4м, внутри 22ºС. Подставляем в формулу и получаем:Q=1/R·FΔt·n·β=1/4,95·12·18·0,9= 40 Вт.  

    Расчет потерь тепла через пол на грунте

    Он немного сложнее нежели через перекрытие. Теплопотери рассчитываются по зонам. Зоной называют полосу пола шириной 2 м, параллельно внешней стене. Первая зона находится непосредственно возле стены, здесь происходит больше всего потерь тепла. За ней последуют вторая и другие зоны, до центра пола. Для каждой зоны рассчитывается свой коэффициент теплопередачи. Для упрощения вводится понятие удельного сопротивления: для первой зоны R1=2,15 (м2°С/Вт), для второй R2=4,3 (м2°С/Вт), для третьей R3=8,6 (м2°С/Вт)

     Пример Есть комната в которой пол на грунте, размер пола 6х8 м Температуры все те же. Сначала разделим пол на зоны. У нас их получилось две. Находим площадь каждой зоны. У нас это 20 м2 для первой зоны и 8 м2 для второй. Затем задаемся условными сопротивлениями R1=2,15 (м2°С/Вт), R2=4,3 (м2°С/Вт), подставляем в формулу:                                                 Q=(F1/R1+F2/R2+F3/R3)(tвт — tвн)·n=(20/2,15+8/4,3)·42·1= 470 Вт.                       

    Дополнительные теплопотери

    Учитываются  только для стен и окон, то есть конструкций которые напрямую соприкасаются с окружающей средой. Существует четыре вида дополнительных потерь тепла: на ориентацию, на ветреность, на количество стен и наличие внешних дверей. Выражаются они в процентах и в последствии переводятся в коэффициент дополнительных теплопотерь. Если помещение ориентированно на Север, Восток, Северо-Восток, Северо-Запад дополнительные потери тепла составляют 10%, когда на Юг, Запад, Юго-Запад, Юго-Восток, додаются 5%. Если здание находится в ветреной местности, додаются еще 10% тепловых потерь,а когда в защищенной от ветров местности только 5%. Если в помещении есть две внешние стены, то дополнительные потери составляют 5%, когда только одна — дополнительных потерь нет. Если в наружной стене есть дверь, можно рассчитать убыток сквозь нее, но проще добавить 60% если двери тройные, 80% когда двойные двери и 95% если они одинарные. Например: Комната имеет две внешние стены, размещенная в ветреной местности, одна стена выходит на Юг, вторая на Север, дверей нету. Тогда дополнительные потери составляют 10%+5% на ориентацию +10% на ветер +5% так как две стены. И того 30%, чтобы добавить их к основным теплопотерям нужно перевести в коэффициент β =30% + 100% =30/100 +1 =1,3 и подставляем в общую формулу. 

    Теплопотери на вентиляцию

    Не учитываются, если проектируется воздушное отопление или используется вентустановка с подогревом воздуха, так как воздух в помещение поступает уже теплый, и на его нагрев не тратится тепло. Но если установка без подогрева, необходимо учесть расход тепла на нагрев входящего воздуха. Упрощенная формула выглядит так:

    Q=0,337·V·Δt

    где V — бьем помещения в м3,  Δt — разница внешней и наружной температур.

    Сума всех потерь тепла и составляет общие потери помещения. 

    Расчет тепловых потерь в программе Excel

    Сам процесс расчета тепловых потерь дома занимает довольно много времени, поэтому для себя мы создали шаблон в Excel, с помощью которого делаем расчеты. Решили с вами поделиться и использовать его можно перейдя по ссылке. Здесь же распишем инструкцию пользования.

    Шаг 1

    Перейти по ссылке и открыть программный файл. Вы перед собой увидите таблицу такого вида:

    Шаг 2

    Нужно заполнить исходные данные: номер помещения (если вам нужно), его название и температура внутри, название ограждающих конструкций и их ориентация, размеры конструкций. Вы увидите, что площадь считается сама. Если хотите отнимать площадь окна от стен, нужно корректировать формулы, так как мы не знаем где у вас будут записаны окна. У нас площади отнимаются. Также нужно заполнить коэффициент теплопередачи 1/R, разницу температур и поправочный коэффициент. К сожалению, их заполняют вручную. В примере у нас кабинет с тремя внешними стенами в одной стене два окна, в другой нет окон и третья имеет одно окно. Конструкции стен будет как в примере, где мы рассчитывали R, поесть к=1/R=1/2,64=0,38. Пол пусть будет на грунте и его поделим на зоны у нас их две и потери считаем для двух зон , тогда к1=1/2,15=0,47, к2=1/4,3=0,23. Окна пусть будут энергосберегающие Rо= 0,87 (м2°С/Вт), тогда к=1/0,87=1,14.

    На картинке видно, что количество потерь тепла уже прорисовывается.

    Шаг 3

    К сожалению, также вручную заполняются и дополнительные потери. Вводить их нужно в процентах, программа сама в формуле переведет их на коэффициент. И так, для нашего примера: Стены 3 значит к каждой стене +5% теплопотерь, местность не веретенная поэтому +5% к каждому окну и стене, Ориентация на Юг +5% для конструкций, на Север и Восток +10%. Дверей внешних нет поэтому 0, но если бы были то суммировались бы проценты только к той стене в которой есть дверь. Напоминаем, что к полу или перекрытию дополнительные потери тепла не относятся.

    Как видно, потери помещения возросли. Если у вас заходит в помещение уже теплый воздух, этот шаг последний. Число записанное в столбце Q, и  есть ваши искомые тепловые потери помещения. И эту процедуру нужно провести для всех остальных помещений. 

    Шаг 4

    В нашем же случае воздух не подогревается ,и чтобы рассчитать полные потери тепла, нужно в столбик Rввести площадь нашего помещения 18 м2, а в столбец S его высоту  3 м.

    Эта программа значительно ускоряет и упрощает расчеты, даже невзирая на большое количество введенных вручную элементов. Она не раз помогала нам. Надеемся и вам она станет помощником!

    Заключение

     Правильный расчет теплопотерь покажет, что вы профессионал своего дела. Ведь согласитесь, расчет потерь 100 Вт/м2 слегка преувеличен, а в некоторых случаях недостаточен. Поэтому потратьте на 15 минут больше времени и рассчитайте тепловые потери здания. Исходя из этого вы сможете не только спроектировать более чем комфортные условия пребывания людей, но и сэкономить заказчику немалые средства на эксплуатацию систем. А опыт показывает, что к таким проектировщикам обращаются чаще.

    Читайте также:


    Смотрите также