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:
Qвозд = cm (tв — tн). В ней:
- Qвозд — тепло, расходуемое системой отопления на прогрев приточного воздуха, Вт;
- tв и tн — 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:
| Температура воздушной смеси, ºС | — 25 | — 20 | — 15 | — 10 | — 5 | + 5 | + 10 | |
| Плотность, кг/м3 | 1,422 | 1,394 | 1,367 | 1,341 | 1,316 | 1,290 | 1,269 | 1,247 |
Пример. Необходимо просчитать вентиляционные теплопотери здания, куда поступает 500 м³ в час с температурой -25°С, внутри поддерживается +20°С. Сначала определяется массовый расход:
m = 500 х 1,422 = 711 кг/ч
Подогрев такой массы воздуха на 45°С потребует такого количества теплоты:
Qвозд = 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.
Расчет тепловых потерь в программе Excel
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!
Понятие сопротивления теплопередаче
Описанные выше явления не зависят от материалов. Это значит, что после соединения двух изделий (нагретого и охлажденного) постепенно температура их станет одинаковой. Однако скорость процесса будет отличаться.
Понятие теплопроводности поясняет простой эксперимент
Комбинированный пруток из меди/ стали фиксируют горизонтально. К нижней части на клейком воске прикрепляют контрольные грузы. При нагреве центральной части они отсоединяются неравномерно, что наглядно демонстрирует разную теплопроводность.
Обратное понятие, определяющее изоляционные свойства материала, называют термическим сопротивлением (Rт). Количественные параметры указывают в кельвинах на ватты. Для расчета применяют формулу Rт=(Т2-Т1)/Р, где:
- Т2 и Т1 – температура области нагрева и другого торца, соответственно;
- Р – перемещающийся по изделию тепловой поток.
При одинаковом сечении Rт можно вычислить, разделив длину всего участка на произведение специального коэффициента (λ) и площади сечения.
К сведению. Кельвины переводят в градусы Цельсия, вычитая постоянное число 275,15. 300 К-275,15=26,85°C.
Теплопроводность разных материалов
| Вещество, изделие | Коэфф. теплопроводности, Вт/(м*К) |
|---|---|
| Графит | 278-2435 |
| Медь | 401 |
| Алюминий (сплавы) | 201-248 |
| Железо | 92 |
| Нержавеющая сталь | 15 |
| Гранит | 2,4-3,2 |
| Базальт | 1,1-1,5 |
| Вода при комнатной температуре | 0,6 |
| Кирпич | 0,18-0,65 |
| Блоки из пенобетона | 0,1-0,3 |
| Дерево | 0,14-0,16 |
| Маты из каменной ваты | 0,033-0,04 |
| Панель из пенополистирола | 0,034-0,041 |
| Воздух | 0,022 |
Примерное минимальное качество утепления наружных стен
Чтобы поддерживать теплый режим в помещениях (+20°C), надо вычислить мощность подходящего отопительного оборудования. Рассчитаем параметры дома с обычной конструкцией фасада (без вентиляционной прослойки) в Подмосковье с общей площадью наружных стен 360 м кв. Для этого региона средняя минимальная наружная температура по справочнику составляет -20°C. Вставим в калькулятор следующие значения для каждого слоя (материал/ толщина в см/ коэффициент теплопроводности):
- бетон/ 20/ 2,1;
- пенобетон плотностью 1000 кг на м куб./ 30/ 0,47;
- пенополистирол/ 20/ 0,06.
В результате получим 3,9 кВт. Изменяя исходные параметры, можно сделать нужные корректировки.
Калькулятор для расчета тепловых потерь
Пользоваться специализированным программным обеспечением удобнее, чем последовательным вычислением с помощью формул. При выборе подходящего инструментария следует проверить используемую методику. Необходимо убедиться, что в исходных данных учитываются все значимые факторы. Полученное значение рекомендуется несколько увеличить, чтобы отопительное оборудование не работало с повышенными нагрузками.
Методика расчета теплопотерь помещений и порядок его выполнения
Схема утепление входных дверей.
Все потери помещениями различных типов тепла складываются из теплопотерь, происходящих через разнообразные ограждающие конструкции, например, стены, окна, перегородки, перекрытия или полы, и из расходования тепла на процесс нагревания воздуха, который попадает внутрь здания через неплотно защищенные сооружения, присутствующие в конструкции данного рассматриваемого помещения. Иногда в некоторых промышленных зданиях случаются и другие варианты возможной потери тепла, природу которых можно связать только с практической деятельностью предприятия и условиями, в которых происходит непосредственная деятельность этой организации.
При этом не обязательно учитывать потери тепла, которые осуществляются через внутренние конструкции, если разность их температуры с температурой в соседних помещениях не превышает 3 градусов по Цельсию.
Как рассчитать теплопотери здания сквозь ограждающие конструкции?
Формулы расчета теплопотерь.
Для этой цели существует следующая формула: Qогр = F (tвн – tнБ) (1 + Σ β ) n / Rо
В которой, tнБ – это температура воздуха снаружи, измеряемая градусами по Цельсию;
tвн – температура внутри помещения, мера измерения которой тоже – градус по Цельсию;
далее за F принимается площадь всех защитных сооружений, в квадратных метрах;
n – коэффициент, учитывающий положение ограждений или защитных сооружений внутри здания, то есть положение внешней поверхности этих объектов по отношению к наружному воздуху;
под β подразумеваются добавочные теплопотери, рассчитанные в некоторых долях от основных потерь тепла;
Rо – это сопротивление процессу передачи тепла, измеряемое в отношении произведения кв. метров на градусы по Цельсию к Вт.
Сопротивление обычно тоже находится по формуле Rо = 1/ αв + Σ ( δі / λі ) + 1/ αн + Rв.п. Здесь за αв берется коэффициент восприятия тепла внутренней поверхностью имеющихся ограждений, мера измерения этого компонента – отношение Вт к произведению метра в квадрате на градус по Цельсию;
λі – это расчетный коэффициент теплопроводности для используемого материала одного слоя конструкции;
δі – толщина одного слоя материала;
αн – коэффициент отдачи тепла ограждением;
Rв.n – термосопротивление внутри воздушной замкнутой прослойки;
Коэффициенты αн и αв в некоторых случаях имеют постоянные значения, как и значение λі, которое указано в специальных справочниках;
δі – величина, которую назначают дополнительно, согласно заданию, и определить ее можно только по чертежам конструкций ограждений;
Коэффициенты восприятия тепла αв для внутренней поверхности стен, полов и потолков равна 8,7 кв.м׺С/Вт. Обозначаемый символом αн коэффициент теплоотдачи наружных стен и перекрытий, над которыми нет чердака, равен 23. В случае же с имеющимися в конструкции здания чердаками и подвалами этот коэффициент снижается практически вдвое, равняясь таким образом, 12 кв.м׺С/Вт.
Подбор мощности радиаторов
Для расчета радиаторов отопления частного дома материал изделия не играет роли. Это дело вкуса хозяина дома. Важна только указанная в паспорте изделия мощность радиатора. Часто производители указывают завышенные показатели, поэтому результат вычислений будем округлять в большую сторону. Расчет производится для каждой комнаты отдельно. Несколько упрощая расчеты для помещения с потолками 2,7 м, приведем простую формулу:
K=S * 100 / P
Где К — искомое количество секций радиатора
S – площадь комнаты
P – мощность, указанная в паспорте изделия
Пример вычисления: Для комнаты площадью 30 м2 и мощности одной секции 180 Вт получаем: K= 30 х 100/180
K=16,67 округленно 17 секций
Тот же расчет можно применить для чугунных батарей, принимая что
1 ребро(60 см) = 1 секция.
Ручной расчет теплопотерь
Чтобы рассчитать теплопотери дома ручным способом, понадобится найти значения утечки тепла через ограждающую конструкцию, вентиляцию и канализационную систему.
Теплопотери через ограждающую конструкцию
У любого здания окружающая конструкция состоит из разных слоев материала. Поэтому для более точного расчета, необходимо найти теплопотери для каждого слоя отдельно. Вычисляются они по следующей формуле – Q окр.к. = (A / D) *dT, где:
- D – сопротивление теплового потока;
- dT – разность наружной и внутренней температуры помещения;
- А – площадь здания.
Все значения измеряются соответствующими приборами, а для нахождения сопротивления теплового потока, применяется формула — D = Z / Кф., где: Кф. – коэффициент теплопроводности материала (он производителями указан в паспорте материала), а Z – толщина его слоя.
Если здание состоит из нескольких этажей, посчитать ручным способом теплопотери через ограждающую конструкцию будет достаточно долго и неудобно. В связи с этим, можно будет воспользоваться следующей таблицей, где специалисты вывели средние
|
Утечка тепла через вентиляцию
У каждого помещения через ограждающую конструкцию, циркулирует поток воздуха. Чтобы рассчитать, сколько происходит теплопотерь при вентиляции, используется формула тепловых зданий:
Qвент. = (В* Кв / 3600)* W * С *dT, где:
- В — кубические метры длинны и ширины помещения;
- Кв — кратность подаваемого и удаляемого воздуха помещения за 1 час;
- W — плотность воздуха = 1,2047 кг/куб. м;
- С — теплоемкость воздуха = 1005 Дж/кг*С.
В зданиях с паропроницаемыми ограждениями, воздухообмен происходит – 1 раз в час. У зданий, которые выполнены по «Евростандарту», кратность подаваемого и удаляемого воздуха увеличивается до – 2. Таким образом, обмен воздуха за 1 час происходит 2 раза.
Утечки тепла через канализацию
Для комфортного проживания жильцы домов нагревают воду для быта и гигиены. Также частично от окружающей среды нагревается вода в бочке и сифоне унитаза. Все полученное тепло после эксплуатации вместе с водой уходит через стоки трубопровода
Поэтому очень важно рассчитать теплопотери дома, расчет производится по следующей символической формуле:
Qкан. = (Vвод. * T * Р * С * dT) / 3 600 000, где:
- Vвод. — общий потребляемый кубический объем воды за 30 дней;
- Р — плотность жидкости = 1 тонна/куб. м;
- С — теплоемкость жидкости = 4183 Дж/кг*С;
- 3 600 000 — величина джоулей (Дж) в 1-м кВт*ч.;
- dT — разность температуры между поступающей и нагретой водой.
Подсчет dT проводится следующим образом. Допустим, при поступлении в помещение вода имеет температуру +8 градусов, после нагрева ее температура составляет + 30 градусов. Следовательно, чтобы найти разницу, нужно из 30 вычесть 8. Получившийся итог 21 градус и следует принимать за dT.
Полученные результаты теплопотерь через вентиляцию, ограждающие конструкции и канализацию необходимо сложить вместе. Получившаяся сумма и будет примерное количество теплопотерь дома.
Подсчет вручную
Исходные данные. Одноэтажный дом площадью 8х10 м, высотой 2,5 м. Стены толщиной 38 см сложены из керамического кирпича, изнутри отделаны слоем штукатурки (толщина 20 мм). Пол изготовлен из 30-миллиметровой обрезной доски, утеплен минватой (50 мм), обшит листами ДСП (8 мм). Здание имеет подвал, температура в котором зимой составляет 8°C. Потолок перекрыт деревянными щитами, утеплен минватой (толщина 150 мм). Дом имеет 4 окна 1,2х1 м, входную дубовую дверь 0,9х2х0,05 м.
Задание: определить общие теплопотери дома из расчета, что он находится в Московской области. Средняя разность температур в отопительный сезон – 46°C (как было сказано ранее). Помещение и подвал имеют разницу по температуре: 20 – 8 = 12°C.
1. Теплопотери через наружные стены.
Общая площадь (за вычетом окон и дверей): S = (8+10)*2*2,5 – 4*1,2*1 – 0,9*2 = 83,4 м2.
Определяется теплосопротивление кирпичной кладки и штукатурного слоя:
- R клад. = 0,38/0,52 = 0,73 м2*°C/Вт.
- R штук. = 0,02/0,35 = 0,06 м2*°C/Вт.
- R общее = 0,73 + 0,06 = 0,79 м2*°C/Вт.
- Теплопотери сквозь стены: Q ст = 83,4 * 46/0,79 = 4856,20 Вт.
2. Потери тепла через пол.
Общая площадь: S = 8*10 = 80 м2.
Вычисляется теплосопротивление трехслойного пола.
- R доски = 0,03/0,14 = 0,21 м2*°C/Вт.
- R ДСП = 0,008/0,15 = 0,05 м2*°C/Вт.
- R утепл. = 0,05/0,041 = 1,22 м2*°C/Вт.
- R общее = 0,03 + 0,05 + 1,22 = 1,3 м2*°C/Вт.
Подставляем значения величин в формулу для нахождения теплопотерь: Q пола = 80*12/1,3 = 738,46 Вт.
3. Потери тепла через потолок.
Площадь потолочной поверхности равна площади пола S = 80 м2.
Определяя теплосопротивление потолка, в данном случае не берут во внимание деревянные щиты: они закреплены с зазорами и не являются барьером для холода. Тепловое сопротивление потолка совпадает с соответствующим параметром утеплителя: R пот
= R утепл. = 0,15/0,041 = 3,766 м2*°C/Вт.
Величина теплопотерь сквозь потолок: Q пот. = 80*46/3,66 = 1005,46 Вт.
4. Теплопотери через окна.
Площадь остекления: S = 4*1,2*1 = 4,8 м2.
Для изготовления окон использован трехкамерный ПВХ профиль (занимает 10 % площади окна), а также двухкамерный стеклопакет с толщиной стекол 4 мм и расстоянием между стеклами 16 мм. Среди технических характеристик производитель указал тепловые сопротивления стеклопакета (R ст.п. = 0,4 м2*°C/Вт) и профиля (R проф. = 0,6 м2*°C/Вт). Учитывая размерную долю каждого конструктивного элемента, определяют среднее теплосопротивление окна:
- R ок. = (R ст.п.*90 + R проф.*10)/100 = (0,4*90 + 0,6*10)/100 = 0,42 м2*°C/Вт.
- На базе вычисленного результата считаются теплопотери через окна: Q ок. = 4,8*46/0,42 = 525,71 Вт.
5. Дверь.
Площадь двери S = 0,9*2 = 1,8 м2. Тепловое сопротивление R дв. = 0,05/0,14 = 0,36 м2*°C/Вт, а Q дв. = 1,8*46/0,36 = 230 Вт.
Итоговая сумма теплопотерь дома составляет: Q = 4856,20 Вт + 738,46 Вт + 1005,46 Вт + 525,71 Вт + 230 Вт = 7355,83 Вт. С учетом инфильтрации (10 %) потери увеличиваются: 7355,83*1,1 = 8091,41 Вт.
Вычисляем объем системы отопления
Эта величина необходима для подбора правильного объема расширительного бака. Вычисляется как сумма объема в радиаторах, трубопроводах и котле. Справочная информация по радиаторам и трубопроводам приведена ниже, по котлу – указана в его паспорте.
Объем теплоносителя в радиаторе:
- алюминиевая секция — 0,450 литра
- биметаллическая секция — 0,250 литра
- новая чугунная секция — 1,000 литр
- старая чугунная секция — 1,700 литра
Объем теплоносителя в 1 п.м. трубы:
- ø15 (G ½») — 0,177 литра
- ø20 (G ¾») — 0,310 литра
- ø25 (G 1,0″) — 0,490 литра
- ø32 (G 1¼») — 0,800 литра
- ø15 (G 1½») — 1,250 литра
- ø15 (G 2,0″) — 1,960 литра
Приступаем к расчетам
Основы потерь
Если верить специальной литературе и учебникам, тепло уходит из зданий и сооружений разными способами — конвекцией, излучением и т. п. Конечно, можно учесть при подсчетах и этот параметр, но на практике такие сложности абсолютно не нужны. Достаточно использовать общие формулы. В некоторых случаях к полученному результату необходимо добавить несколько процентов. Проводить такие расчеты значительно проще, чем углубляться в дебри узкоспециальных наук.
Сбросить со счетов можно и такие параметры, как тепло, получаемое через окна от солнечного света, поправку на ориентацию здания по сторонам света. Несколько недостающих ватт можно просто прибавить к полученным результатам. Нужны максимально точные результаты? Тогда своими силами, без специалистов, обойтись все равно не получится, даже с использованием специальных программ.
Пользуясь общими формулами, нужно помнить еще один важный момент. Помещения в доме имеют разное предназначение. Некоторые из них вообще необитаемы, например, кладовые и холлы, а значит, показатели нормальной температуры в них будут ниже, чем в жилых комнатах. При этом принцип расчета будет одинаковым, независимо от «обитаемости» комнаты.
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.
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 (tв — tн) 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;
- tв — температура внутреннего воздуха, °С;
- tн — 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.
Основные факторы теплопотерь
Чтобы точно рассчитать теплопотери дома, необходимо знать, что на них влияет. Учитывая факторы потерь, домовладелец сможет максимально точно определить искомую величину. Есть два основных показателя, от которых зависят размеры теплопотерь:
- Тепловые потери через домовое ограждение. Сюда входит учёт потерь через стены, пол, потолок, оконные и дверные проёмы.
- Затраты энергии на нагрев воздуха при вентиляции. Вычисляются расходы при открытии окон, дверей и вентиляционных каналов.
В этом видео вы увидите удобную программу для расчета теплопотерь и мощности котла:
Кроме основных величин, на конечный результат влияет:
- точное геодезическое положение дома;
- климатические условия местности;
- материалы, из которых построено здание.
Факторы, влияющие на теплопотери
В строительных конструкциях, как правило, используют комбинации нескольких материалов. Этим решением обеспечивают:
- необходимую прочность силового каркаса;
- хорошие изоляционные свойства;
- привлекательный внешний вид отделки;
- надежное скрепление слоев.
Структура стены
В приведенном на рисунке примере общие потери рассчитывают сложением значений, полученных для каждого слоя. Кроме толщины учитывают теплопроводность каждого материала.
К сведению. В специализированный калькулятор теплопотерь стен дома заносят последовательно указанные выше значения. Программа автоматически подставит соответствующие коэффициенты.
В действительности приходится решать более сложные задачи. Достаточно часто для заливки монолита применяют стальные штыри, удерживающие опалубку. После завершения процесса их удаляют с последующим заполнением отверстий строительной смесью. Если нарушена монтажная технология, и не выполнены завершающие операции, в стенах образуются «мостики холода». По ним тепло быстро уходит наружу с одновременным бесполезным нагревом внутреннего объема стены. Понятно, что в подобных условиях значительно возрастают затраты на отопление.
Воздух обладает минимальной проводимостью тепла, поэтому является великолепным изолятором. Это свойство применяют при создании волоконных и пористых специализированных материалов. Чтобы получить хороший результат, создают однородный слой. Любые уплотнения, особенно создающие трассы тепловых утечек, увеличивают потери.
Следующим важным фактором является накопление влаги внутри строительных конструкций. В отличие от воздуха, здесь речь идет об ухудшении полезных изоляционных свойств. При отрицательных температурах процесс кристаллизации в десятки раз повышает теплопроводность.
Перемещение точки росы в разных строительных конструкциях
Здесь показано, при качественном проекте место образования повышенной влажности выносится за пределы основной стены. Именно по этой причине утепление рекомендуют устанавливать снаружи. Ошибочные решения не только ухудшают теплопроводность, но и активизируют процессы гниения.
Важно! Чтобы не ошибиться, расчет теплопотерь онлайн дополняют изучением перемещения точки росы в режиме нормальной круглогодичной эксплуатации
Вычисляем теплопотери дома
От расчета теплопотерь дома зависит несколько критических параметров системы отопления и в первую очередь – мощность котла.
Последовательность расчета следующая:
Вычисляем и записываем в столбик площадь окон, дверей, наружных стен, пола, перекрытия каждой комнаты. Напротив каждого значения записываем коэффициент теплопроводности материалов, из которых построен наш дом.
Если вы не нашли нужный материал в , то посмотрите в расширенной версии таблицы, которая так и называется – коэффициенты теплопроводности материалов (скоро на нашем сайте). Далее, по ниже приведенной формуле вычисляем потери тепла каждого элемента конструкции нашего дома.
Q = S * ΔT / R,
где Q – потери тепла, ВтS — площадь конструкции, м2
ΔT — разница температур внутри и снаружи помещения для самых холодных дней °C
R — значение теплосопротивления конструкции, м2·°C/Вт
R слоя = V / λ
где V — толщина слоя в м,
λ — коэффициент теплопроводности (см. таблицу по материалам).
Суммируем теплосопротивление всех слоев. Т.е. для стен учитывается и штукатурка и материал стен и наружное утепление (если есть).
Складываем все Q для окон, дверей, наружных стен, пола, перекрытия
К полученной сумме добавляем 10-40% вентиляционных потерь. Их тоже можно вычислить по формуле, но при хороших окнах и умеренном проветривании, смело можно ставить 10%.
Результат делим на общую площадь дома. Именно общую, т.к. косвенно тепло будет тратиться и на коридоры, где радиаторов нет. Вычисленная величина удельных теплопотерь может колебаться в пределах 50-150 Вт/м2. Самые высокие потери тепла у комнат верхних этажей, самые низкие у средних.
После окончания монтажных работ, проведите тепловизионный контроль стен, потолков и других элементов конструкции, чтобы убедиться, что нигде нет утечек тепла.
Приведенная ниже таблица поможет точнее определиться с показателями материалов.
Выбираем котел
Главный параметр – мощность котла должна соответствовать рассчитанным ранее теплопотерям (как минимум перекрывать их). Кратко — общие критерии выбора.
- Доступное топливо (газ, дизель, твердое топливо).
- Если выбор пал на газовый котел, определяем потребности в горячей воде, количество точек водоразбора. Для 1 кухни и 1 санузла семье из 4 человек достаточно двухконтурного котла проточного типа. Большей семье для дома с 2 и более санузлами целесообразнее выбрать котел со встроенным бойлером. При значительном удалении санузлов лучше взять одноконтурный котел с бойлером косвенного нагрева.
- Для экономичности предпочтительнее модели с закрытой камерой сгорания. Для дома с дымоходом – котел с открытой камерой сгорания.
- Мощность одноконтурного котла с бойлером косвенного нагрева принимаем равной мощности отопления. Для двухконтурного – минимум 23 кВт, чтобы обеспечить нужный расход ГВС.
Более подробно о том, как выбрать котел, мы рассказываем здесь.
Дифференцированные схемы расчёта
Для правильных вычислений надо учитывать специфику типовых компонентов строений. Потери в стенах рассчитывают по общей площади с учетом сопротивления (теплового) каждого слоя. Внутри помещений поддерживают необходимую температуру. Проверяют несколько контрольных точек с учетом изменения сезонных, дневных и ночных внешних условий. Одновременно оценивают размещение точки росы. Следует не забывать о существенном влиянии ветровых нагрузок, особенностях режима проветривания. Над перекрытиями находятся верхние этажи, чердак. Соответственно, при общем одинаковом подходе некоторые негативные внешние воздействия можно исключить.
К сведению. Специалисты рекомендуют делать небольшой запас (добавить ≈10%) при выборе уровня влажности и температуры в комнате. Такой подход поможет учесть экстремальные условия (потребности) в процессе эксплуатации.
Расчетные параметры для оконных (дверных) блоков приводят производители в сопроводительной документации. Для повышения точности следует учитывать изоляционные характеристики откосов, узлов примыкания рам к стенам.
Пол в центральной части теплее, по сравнению с периметром. Влияние оказывают вентилируемый подвал, дополнительная изоляция фундамента. Применяют зонирование, которое учитывает особенности отдельных площадей.
5 Как производят расчеты для деревянного дома?
Все измерения для частного дома выполняют на стадии проектирования. Вычисляют в несколько этапов:
- 1. Потери сквозь наружные стены.
- 2. Через оконные проемы.
- 3. Через двери.
- 4. Сквозь узлы и связанные с ними перекрытия.
- 5. Сквозь слои пола и напольного покрытия.
- 6. Складывают все показатели.
- 7. Добавляют параметры по вентиляции (10-360%).
Для снижения и компенсации теплопотерь в деревянном доме устанавливают твердотопливные котлы. Мощность такого оборудования напрямую зависит от произведенных вычислений. Считать необходимо в измерительной системе «киловатт-часах за сутки».
Рассчитать вручную самостоятельно теплопотери довольно сложно. Для этого существует множество программ и онлайн-калькуляторов
Но важно понимать принципы всех вычислений, их последовательность и дополнительные нюансы потери тепла в доме. Только так проектируется комфортное для проживания жилье, количество и необходимость утеплителя, системы отопления
3 Дополнительные показатели
В данной категории расчеты производят только для стен, примыкающих к улице, и окон. Изначально вычисления выражают в процентах, в дальнейшем переводят в коэффициенты. Существует 4 учитываемых показателя:
- ветреность;
- количество уличных дверей;
- количество дверей внутри помещения;
- ориентация (стороны света).
На практике процентный показатель следующий:
|
Показатель |
Процент |
|
Основная ориентация стен помещения на восток, северо-запад, север, северо-восток |
10 |
|
Основная ориентация стен на юг, юго-восток, юго-запад, запад |
5 |
|
Территория ветреная |
10 |
|
Территория безветренная |
5 |
|
Помещение имеет две наружные стены |
5 |
|
Помещение имеет одну наружную стену |
|
|
Наружная дверь в помещении одинарная |
95 |
|
Наружная дверь двойная |
80 |
|
Наружная дверь тройная |
60 |
После расчета процентов их переводят в коэффициент β и подставляют в формулу расчета общих теплопотерь.
Пример расчета теплопотерь жилого дома
Рассмотрим стандартный алгоритм для варианта с общим контуром. Ниже последовательно приведены главные особенности основных этапов.
Тепловые потери на вентиляцию
Берут совокупный свободный объем, вычисляют массу воздуха. С учетом нормированной кратности обмена за 24 часа и удельной теплоемкости определяют количество потерянного тепла. Полученное значение из джоулей переводят для удобства в киловатт-часы.
Теплопотери через стены
Уточняют послойно толщину и состав стен. Далее пользуются приведенными выше формулами для получения общей теплопроводности. Поправочный коэффициент разницы температур берут в справочнике для конкретного региона. Как отмечено выше, следует сделать расчет точки росы.
Теплопотери через окна
В этом блоке вычислений следует учесть:
- количество камер стеклопакета (в рамах);
- тип заполнения пленочных покрытий;
- особенности конструкции оконных проемов.
Теплопотери через потолок
Для каждого варианта существует отдельный порядок расчета:
- комнаты верхнего этажа находятся под «холодным» чердаком;
- мансарда отапливается в нормальном режиме;
- промежуток между перекрытием и кровельным покрытием активно вентилируется.
Как и в случае со стенами, суммируют параметры каждого слоя.
Теплопотери через пол
Здесь также имеют значение особенности архитектурных решений:
- режим и наличие отопления в подвале;
- применение вентиляции;
- непосредственный контакт пола с грунтом или наличие изоляционного слоя.
Теплопотери на инфильтрацию
Этим термином обозначают произвольное проникновение наружного воздуха в комнаты через строительные конструкции. Если для расчета теплопотерь дома применить известный калькулятор онлайн Valtec, с поправкой на инфильтрацию потери будут увеличены на 60-70%. Реальная ситуация существенно отличается от подобного расчета. Деревянные стены старого дома обеспечивают хорошую естественную вентиляцию. Здание из монолитного бетона с многокамерными оконными блоками обеспечивает идеальную герметичность. В современных зданиях приходится решать вопросы принудительной вентиляции для создания внутри здоровых условий.
Загрузка...
