Зачем нужен расчёт теплопотерь дома и в чём его считать

Зачем считать тепловые потери здания

Когда на улице мороз, то в доме становится холодно, верно? Это происходит потому, что тепло уходит на улицу через стены, окна, двери, крышу и полы. Всё это называется ограждающими конструкциями. Они ограждают внутреннее пространство от внешнего.

теплопотери частного дома

Когда тепло передаётся через ограждающие конструкции, то это называется теплопередачей.

Теплопередача — физический процесс передачи тепловой энергии от более горячего тела к менее горячему, либо непосредственно (при контакте), либо через посредника (проводника) или разделяющую перегородку (тела или среды) из какого-либо материала.

Когда физические тела одной системы находятся при разной температуре, то происходит передача тепловой энергии, или теплопередача от одного тела к другому до наступления термодинамического равновесия. Самопроизвольная передача тепла всегда происходит от более горячего тела к менее горячему, что является следствием второго закона термодинамики.

Допустим, что вам комфортно, когда температура в доме +22°C. Если температура воздуха на улице минус 30, то тепло будет стремиться на улицу.

А вот если на улице плюс 35°C, то тепло будет идти с улицы в здание. Становится жарко и вы включаете кондиционер, чтобы охладить воздух внутри комнаты.

Получается, что чем лучше ваш дом сопротивляется передаче тепла, тем меньше вы будете зимой платить за отопление, а летом за охлаждение.

Теплосопротивление

Если вам нужно взять в руки горячую кастрюлю, какие перчатки вы выберете: тканевые или стёганые ватные рукавицы? Вы выберете те перчатки, которые будут хуже пропускать тепло.

Это называется теплосопротивлением материала.

Любой дом построен из каких-то материалов. И чем лучше он сопротивляется передаче тепла, тем меньше нужно тратить энергии на его отопление или охлаждение.

В Международной системе единиц (СИ) сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции измеряется разностью температуры в кельвинах (либо в градусах Цельсия) у поверхностей этой конструкции, требуемой для переноса 1 Вт мощности энергии через 1 м² площади конструкции (м²·K/Вт или м²·°C/Вт).

Так как здание строится из разных материалов, то нужно рассчитывать теплосопротивление окон, крыши, пирога стен, дверей и т.д.

Сопротивление теплопередаче отражает теплозащитные свойства ограждающей конструкции и складывается из термических сопротивлений отдельных однородных слоёв конструкции.

Когда мы посчитаем теплосопротивление ограждающих конструкций, можно будет посчитать, какое количество тепла теряет каждая комната и после этого подобрать оборудование, которое будет компенсировать эти тепловые потери.

Логично предположить, что если тепло перемещается из дома на улицу, то нужно измерить его количество и компенсировать его. Так мы плавно подошли к тому, что отопление — это система, компенсирующая тепловые потери здания.

Факторы, влияющие на теплопотери

Тепло может перемещаться в любую сторону: вверх, вбок и вниз. Мне регулярно встречаются люди, которые уверены, что тепло идёт только вверх.

Но их утверждение я легко опровергаю простым опытом: предлагаю им взять обычную канцелярскую скрепку, разогнуть её и держать её кончик в пальцах вертикально.
нагреваю скрепку зажигалкой

Если нагревать другой конец скрепки, то она почти мгновенно вся нагреется и тепло начнёт обжигать пальцы. Как такое может происходить, если тепло идёт вверх?

Очевидно, что в твёрдых веществах тепло распространяется в разные стороны.

Так и в доме тепло уходит через пол, стены, окна и крышу.

Инфильтрация

В помещениях находятся люди и они дышат. При расчётах это нужно учитывать. Наверняка вы можете вспомнить случай, когда вы находились в помещении с большим количеством людей и там было душно и жарко.

Если взять 2 абсолютно одинаковых дома, только в одном будет жить 3 человека, а в другом 6 человек, то тепловые потери будут отличаться у этих домов в разы. И это нужно учитывать.

Почему нужно считать теплопотери

Для меня парадокс, но 90% монтажников отопления не могут посчитать тепловые потери. То есть, эти люди зарабатывают на том, что изготавливают системы, которые компенсируют потери тепла, но при этом не умеют их считать.

Вот и возникают вопросы: хватит ли мощности водяного тёплого пола и нужно ли ставить радиаторы? Какого размера радиаторы отопления поставить?

В большинстве случаев руководствуются какими-то средними значениями, которые могут не иметь ничего общего с действительностью.

Пример отсутствия расчетов

Давайте приведу пример: в комнату нужно подобрать радиатор отопления. В большинстве случаев тепловые потери считают из расчёта 100 Вт на квадратный метр. У вас 20 метров комната? Значит, вам нужен радиатор отопления, мощностью 2 000 Вт.

Но эта комната может находиться в середине хорошо утеплённого дома и не иметь окон, потери тепла у этой комнаты могут быть всего 200 Вт. Ставя радиатор, мощностью 2 000 Вт заказчик просто переплатит за ненужную ему мощность. В итоге радиатор есть, но он отключён, так как и без него тепло.

Вот и получается, что делали отопление, чтобы компенсировать тепловые потери, а в итоге установили приборы избыточной мощности, переплатив за них.

Либо, наоборот, поставили радиаторы недостаточной мощности, которые физически не могут компенсировать ту тепловую мощность, которую теряет здание. Например, дом плохо утеплён, 2 стены в комнате граничат с улицей. Мощности радиатора может просто не хватать для этой комнаты и в ней всегда будет холодно.

Поэтому монтажники часто говорят, что мощности тёплого пола не хватит для отопления и нужно ещё поставить радиаторы отопления. На самом деле, в большинстве случаев, они просто перестраховываются, плюс зарабатывают дополнительные деньги за установку радиаторов.

Сначала нужно считать потери тепла, а потом исходя из этих цифр подбирать оборудование или задуматься о дополнительном утеплении строения.

Параметры для выполнения расчетов

Чтобы выполнить теплорасчет, нужны исходные параметры.

Зависят они от ряда характеристик:

1. Назначения постройки и ее типа.
2. Ориентировки вертикальных ограждающих конструкций относительно направленности к сторонам света.
3. Географических параметров будущего дома.
4. Объема здания, его этажности, площади.
5. Типов и размерных данных дверных, оконных проемов.
6. Вида отопления и его технических параметров.
7. Количества постоянных жильцов.
8. Материала вертикальных и горизонтальных оградительных конструкций.
9. Перекрытия верхнего этажа.
10. Оснащения горячим водоснабжением.
11. Вида вентиляции.

Учитываются при расчете и другие конструктивные особенности строения. Воздухопроницаемость ограждающих конструкций не должна способствовать чрезмерному охлаждению внутри дома и снижать теплозащитные характеристики элементов.

Потери тепла вызывает и переувлажнение стен, а кроме того, это влечет за собой сырость, отрицательно влияющую на долговечность здания.

В процессе расчета, прежде всего, определяют теплотехнические данные стройматериалов, из которых изготавливаются ограждающие элементы строения. Помимо этого, определению подлежит приведенное сопротивление теплопередачи и сообразность его нормативному значению.

Разумно ли утеплять дом

Приведу пример: есть 2 одинаковых жилых дома из газобетона, но один дополнительно утеплён 50 мм пенополистиролом. Утепление 50 мм пенополистиролом стоит 120 000 рублей. У первого общие потери 15 кВт, у второго 6 кВт.

Насколько экономически целесообразно утеплять первый дом?

Всё зависит от исходных данных вашего участка. Если у вас есть сетевой газ, то в первом доме человек будет переплачивать за газ по сравнению со вторым, 6 рублей в час. 150 рублей в сутки. 4 500 рублей в месяц или 13 500 рублей в год.

Утепление этого здания в среднем окупится за 9 лет.

Отопление электричеством

Если сетевого газа нет и отапливаться будет электричеством, то переплата будет 45 рублей в час или 30 000 рублей в месяц. Очевидно, что при таких условиях утепление окупится за один-два сезона.

Если эти дома будут отапливаться дровами, то первый тоже выгоднее будет утеплить.

Во-первых, котёл нужен будет меньшей мощности. Цены на котлы растут в зависимости от их мощности.

Во-вторых, нужны будут радиаторы или тёплые полы меньшей мощности, это тоже сказывается на их стоимости.

В-третьих, во втором доме будет уходить меньше дров на отопление. А дрова тоже денег стоят.

Незабываем свой труд учесть. Каждый видит разницу: 2 КАМАЗа дров нарубить, перетаскать и сжечь за сезон или один.

Чем меньше тепловые потери здания и чем дешевле топливо, тем меньше смысла вкладываться в дополнительное утепление.

Потери моего дома 6 кВт. Есть сетевой газ. Если я дополнительно потрачу 100 000 рублей на утепление, то это окупиться примерно никогда. Даже если газ станет стоить в 2 раза дороже.

Поэтому не всегда есть смысл дополнительно утеплять ваше строение.

Как сделать расчёт теплопотерь дома

Методов расчёта очень много.Общая методика расчета теплопотерь ограждающих конструкций такова: считается теплосопротивление каждого материала, затем всё складывается. Например, у каркасного дома конструкция стены состоит из 16 мм древесной плиты, 150 мм теплоизоляции, 12 мм гипсокартона. Теплосопротивление каждого материала подсчитывается и складывается.

Места и причины утечек

Теперь стоит поговорить о самых распространенных местах и причинах утечек тепла. Их можно делить на разные группы, например, на те, которые появились из-за нарушений при строительстве или на те, которые появились после. Или по стоимости их устранения, где может быть серьезная утечка тепла, которую устранить дешево, а может быть совсем незначительная, устранить которую будет сложно и дорого. Также заметим, что каждый дом индивидуален, но есть общие места и причины, которые встречаются чаще всего. Именно про них мы и расскажем.

Проблемы с отопительными приборами

Это не утечка тепла, но начать стоит именно с этого. Отопительных приборов может быть попросту недостаточно и их мощности не хватает для того, чтобы нормально обогреть все помещения в доме. Они могут быть частично неисправны, например, часть секций могут не работать или у них могут быть другие проблемы. Это зависит от типа отопительных приборов, поэтому при малейших подозрениях стоит поискать информацию именно про ваш тип радиатора.

Также он может быть неправильно установлен, как говорят в народе «отапливает улицу». Например, если он стоит слишком близко к стене, которую нагревает, а уже это тепло просто уходит наружу. Начать с проверки отопительных приборов стоит еще и потому, что это проще и обычно дешевле. Да и встречаются такие проблемы достаточно часто.

Щели в окнах и дверях

Это достаточно распространенная причина теплопотерь в доме. Тут не стоит представлять огромные щели, которые сразу видно, нет, они могут быть небольшими и невидимыми, но тепло через них будет уходить все равно. Появляются они из-за ошибок при монтаже окон или дверей, из-за того, что древесина рассохлась (встречается в старых домах, где деревянные рамы), изношенных уплотнительных резинок и т.д. Поиск мест утечек стоит начинать именно с проверки окон и дверей.

Устранение проблемы может быть как сложным, так и простым, здесь каждый случай требует своего подхода. В особо запущенных случаях придется менять окна целиком. Опять же, если у вас старая дача, где у окон рассохшиеся деревянные рамы, которым 25 лет, то возиться с ними нет вообще никакого смысла. Придется ставить новые окна.

Плохая теплоизоляция

Теплоизоляция стен это тема для отдельной статьи, там есть масса нюансов и правил, которые нужно соблюдать при ее монтаже. Поэтому и причин, почему она плоха, может быть много, все их не перечислить. Но в результате будет так, что появятся участки стены, которые будут холоднее соседних и через них будет уходить тепло. Проще всего это определить с помощью тепловизора, на нем эти участки будут сразу видны. Если тепловизора нет, то можно и руками, холодные участки все равно будут ощущаться на ощупь, но, конечно, этот способ куда менее точный.

И здесь способов устранения довольно много, но в некоторых случаях они могут быть очень трудоемкими и сложными. Например, тогда, когда теплоизоляционный материал был плохо закреплен и «съехал» вниз. В этом случае придется лезть внутрь стены. Кстати, проверьте еще и крышу, например, часто встречается ситуация, когда стык между минватой и балкой плохо уплотнен, в результате чего тепло уходит. На крышу точно стоит обратить повышенное внимание, потому что через нее в любом случае уходит довольно много тепла, так как теплый воздух поднимается вверх. И если с теплоизоляцией крыши что-то не так, то потери будут серьезными и быстрыми.

Мостики холода

Выше мы уже упоминали их и говорили, что искать их достаточно сложно. Просто потому, что в качестве мостика холода может выступать даже анкер в стене. Конечно, в этом случае потери тепла будут совсем незначительные, но мостики холода бывают разные, да и их может быть много. Сюда стоит добавить углы, сопряжения конструкций, различные перемычки. Зачастую в местах, где есть мостик холода, не только уходит тепло, но и образуется конденсат, а в будущем может появиться и грибок. И если вы такое заметили, то проблему стоит устранить как можно быстрее.

От типа мостика холода зависит и способ решения этой проблемы, здесь, как и в других случаях. Может быть быстро и дешево, а может быть дорого и долго. Опять же, все случаи в рамках одной статьи рассмотреть нельзя. Но лучше всего прочитать про это заранее и обратить внимание на эти моменты еще при строительстве. На самом деле, проблема мостиков холода может быть весьма критичной.

Дифференцированные схемы расчёта

Простейший способ установить размер тепловых потерь здания — суммировать значения теплового потока через конструкции, которыми это здание образовано. Такая методика полностью учитывает разницу в структуре различных материалов, а также специфику теплового потока сквозь них и в узлах примыкания одной плоскости к другой. Такой дихотомический подход сильно упрощает задачу, ведь разные ограждающие конструкции могут существенно отличаться в устройстве систем теплозащиты. Соответственно, при раздельном исследовании определить сумму теплопотерь проще, ведь для этого предусмотрены различные способы вычислений:

• Для стен утечки теплоты количественно равны общей площади, умноженной на отношение разницы температур к тепловому сопротивлению. При этом обязательно берётся во внимание ориентация стен по сторонам света для учёта их нагрева в дневное время, а также продуваемость строительных конструкций.
• Для перекрытий методика та же, но при этом учитывается наличие чердачного помещения и режим его эксплуатации. Также за комнатную температуру принимается значение на 3–5 °С выше, расчётная влажность тоже увеличена на 5–10%.
• Теплопотери через пол рассчитывают зонально, описывая пояса по периметру здания. Связано это с тем, что температура грунта под полом выше у центра здания по сравнению с фундаментной частью.
• Тепловой поток через остекление определяется паспортными данными окон, также нужно учитывать тип примыкания окон к стенам и глубину откосов.

Q = S · (ΔT / Rt)

где:

• Q —тепловые потери, Вт;
• S — площадь стен, м2;
• ΔT — разница температур внутри и снаружи помещения, ° С;
• Rt — сопротивление теплопередаче, м2·°С/Вт.

Стоимость расчёта тепловых потерь

Пример расчета теплопотерь дома

Рассчитаем теплопотери 2-этажного дома высотой 7 м, имеющего размеры в плане 10х10 м.

Стены имеют толщину 500 мм и выстроены из теплой керамики (Кт = 0,16 Вт/м*С), снаружи утеплены минеральной ватой толщиной 50 мм (Кт = 0,04 Вт/м*С).

В доме имеется 16 окон площадью по 2,5 кв. м.

Наружная температура в самую холодную пятидневку составляет -25 градусов.

Средняя наружная температура за отопительный период — (-5) градусов.

Внутри дома требуется обеспечить температуру +23 градуса.

Потребление воды — 15 куб. м/мес.

Продолжительность отопительного периода — 6 мес.

Определяем теплопотери через ограждающие конструкции (для примера рассмотрим только стены)

Термическое сопротивление:

• основного материала: R1 = 0,5 / 0,16 = 3,125 кв. м*С/Вт;
• утеплителя: R2 = 0,05/0,04 = 1,25 кв. м*С/Вт.

То же для стены в целом: R = R1 + R2 = 3.125 + 1.25 = 4.375 кв. м*С/Вт.

Определяем площадь стен: А = 10 х 4 х 7 – 16 х 2,5 = 240 кв. м.

Теплопотери через стены составят:

Qс = (240 / 4.375) * (23 – (-25)) = 2633 Вт.

Аналогичным образом рассчитываются теплопотери через крышу, пол, фундамент, окна и входную дверь, после чего все полученные значения суммируются. Термическое сопротивление дверей и окон производители обычно указывают в паспорте на изделие.

Обратите внимание на то, что при расчете теплопотерь через пол и фундамент (при наличии подвала) разность температур dT будет намного меньшей, так как при ее вычислении учитывается температура не воздуха, а грунта, который зимой является гораздо более теплым.

Теплопотери через вентиляцию

Определяем объем воздуха в помещении (для упрощения расчета толщина стен не учитывается):

V = 10х10х7 = 700 куб. м.

Принимая кратность воздухообмена Кв = 1, определяем теплопотери:

Qв = (700 * 1 / 3600) * 1,2047 * 1005 * (23 – (-25)) = 11300 Вт.

Вентиляция в доме

Теплопотери через канализацию

С учетом того, что жильцы потребляют 15 куб. м воды в месяц, а расчетный период составляет 6 мес., теплопотери через канализацию составят:

Qк = (15 * 6 * 1000 * 4183 * 23) / 3 600 000 = 2405 кВт*ч
Если вы не живете в дачном домике зимой, в межсезонье или в холодное лето необходимо все равно его обогревать. Электрическое отопление дачного дома в данном случае бывает самым целесообразным.

О причинах падения давления в системе отопления вы можете почитать в этом материале. Устранение неполадок.

Оценка полного объема энергозатрат

Для оценки всего объема энергозатрат за отопительный период необходимо пересчитать теплопотери через вентиляцию и ограждающие конструкции с учетом средней температуры, то есть dT составит не 48, а только 28 градусов.

Тогда средняя мощность потерь через стены составят:

Qс = (240 / 4.375) * (23 – (-5)) = 1536 Вт.

Предположим, что через крышу, пол, окна и двери дополнительно теряется в среднем 800 Вт, тогда совокупная средняя мощность теплопотерь через ограждающие конструкции составит Q = 1536 + 800 = 2336 Вт.

[ads-pc-3]Средняя мощность теплопотерь через вентиляцию составит:

Qв = (700 * 1 / 3600) * 1,2047 * 1005 * (23 – (-5)) =6592 Вт.[ads-mob-2]

Тогда за весь период на отопление придется затратить:

W = ((2336 + 6592)*24*183)/1000 = 39211 кВт*ч.

К этой величине нужно прибавить 2405 кВт*ч потерь через канализацию, так что общий объем энергозатрат за отопительный период составит 41616 кВт*ч.

Если в качестве энергоносителя используется только газ, из 1-го куб. м которого удается получить 9,45 кВт*ч тепла, то его понадобится 41616 / 9,45 = 4404 куб. м.

Формулы для производства расчета

Утечки тепла, теряемого домом, можно разделить на две основные части: потери через ограждающие конструкции и потери, вызванные функционированием вентиляционной системы. Кроме того, тепло теряется при сбросе теплой воды в канализационную систему.

Потери через ограждающие конструкции

Для материалов, из которых устроены ограждающие конструкции, нужно найти величину показателя теплопроводности Кт (Вт/м х градус). Они есть в соответствующих справочниках.

Теперь, зная толщину слоев, по формуле: R = S/Кт, высчитывают термическое сопротивление каждой единицы. Если конструкция многослойная, все полученные значения складывают.

Размеры тепловых потерь проще всего определить путем сложения тепловых течений через ограждающие конструкции, которые собственно и образуют это здание

Руководствуясь такой методикой, к учету принимают тот момент, что материалы, составляющие конструкции, имеют неодинаковую структуру. Также учитывается, что поток тепла, проходящий сквозь них, имеет разную специфику.

Для каждой отдельной конструкции теплопотери определяют по формуле:

Q = (A / R) х dT

Здесь:

• А — площадь в м².
• R — сопротивление конструкции теплопередаче.
• dT — разность температур снаружи и изнутри. Определять ее нужно для самого холодного 5- дневного периода.

Выполняя расчет таким образом, можно получить результат только для самого холодного пятидневного периода. Общие теплопотери за весь холодный сезон определяют путем учета параметра dT, учитывая температуру не самую низкую, а среднюю.
В какой степени усваивается тепло, а также теплоотдача зависит от влажности климата в регионе. По этой причине при вычислениях применяют карты влажности

Далее, высчитывают количество энергии, необходимой для компенсации потерь тепла, ушедшего как через ограждающие конструкции, так и через вентиляцию. Оно обозначается символом W.

Для этого есть формула:

W = ((Q + Qв) х 24 х N)/1000

В ней N — длительность отопительного периода в днях.

Недостатки расчета по площади

Расчет, основанный на площадном показателе, не отличается большой точностью. Здесь не принят во внимание такой параметр, как климат, температурные показатели как минимальные, так и максимальные, влажность. Из-за игнорирования многих важных моментов расчет имеет значительные погрешности.

Часто стараясь перекрыть их, в проекте предусматривают «запас».

Если все же для расчета выбран этот способ, нужно учитывать следующие нюансы:

1. При высоте вертикальных ограждений до трех метров и наличии не более двух проемов на одной поверхности, результат лучше умножить на 100 Вт.
2. Если в проект заложен балкон, два окна либо лоджия, умножают в среднем на 125 Вт.
3. Когда помещения промышленные или складские, применяют множитель 150 Вт.
4. В случае расположения радиаторов вблизи окон, их проектную мощность увеличивают на 25%.

Формула по площади имеет вид:

Q=S х 100 (150) Вт.

Здесь Q — комфортный уровень тепла в здании, S — площадь с отоплением в м². Числа 100 или 150 — удельная величина тепловой энергии, расходуемой для нагрева 1 м².

Потери через вентиляцию дома

Ключевым параметром в этом случае является кратность воздухообмена. При условии, что стены дома паропроницаемые, эта величина равна единице.

Проникновение холодного воздуха в дом осуществляется по приточной вентиляции. Вытяжная вентиляция способствует уходу теплого воздуха. Снижает потери через вентиляцию рекуператор-теплообменник. Он не допускает ухода тепла вместе с выходящим воздухом, а входящие потоки он нагревает

Предусматривается полное обновление воздуха внутри здания за один час. Здания, построенные по стандарту DIN, имеют стены с пароизоляцией, поэтому здесь кратность воздухообмена принимают равной двум.

Есть формула, по которой определяют теплопотери через систему вентиляции:

Qв = (V х Кв : 3600) х Р х С х dT

Здесь символы обозначают следующее:

1. Qв — теплопотери.
2. V — объем комнаты в мᶾ.
3. Р — плотность воздуха. еличина ее принимается равной 1,2047 кг/мᶾ.
4. Кв — кратность воздухообмена.
5. С — удельная теплоемкость. Она равна 1005 Дж/кг х С.

По итогам этого расчета можно определить мощность теплогенератора отопительной системы. В случае слишком высокого значения мощности выходом из ситуации может стать устройство вентиляции с рекуператором. Рассмотрим несколько примеров для домов из разных материалов.

Пример теплотехнического расчета №1

Рассчитаем жилой дом, находящийся в 1 климатическом районе (Россия), подрайон 1В. Все данные взяты из таблицы 1 СНиП 23-01-99. Наиболее холодная температура, наблюдающаяся на протяжении пяти дней обеспеченностью 0,92 — tн = -22⁰С.

В соответствии со СНиП отопительный период (zоп) продолжается 148 суток. Усредненная температура на протяжении отопительного периода при среднесуточных температурных показателях воздуха на улице 8⁰ — tот = -2,3⁰. Температура снаружи в отопительный сезон — tht = -4,4⁰.

Теплопотери дома — важнейший момент на этапе его проектирования. От итогов расчета зависит и выбор стройматериалов, и утеплителя. Нулевых потерь не бывает, но стремиться нужно к тому, чтобы они были максимально целесообразными

Оговорено условие, что в комнатах дома должна быть обеспечена температура 22⁰. Дом имеет два этажа и стены толщиной 0,5 м. Высота его — 7 м, габариты в плане — 10 х 10 м. Материал вертикальных ограждающих конструкций — теплая керамика. Для нее коэффициент теплопроводности — 0,16 Вт/м х С.

В качестве наружного утеплителя, толщиной 5 см, использована минеральная вата. Значение Кт для нее — 0,04 Вт/м х С. Количество оконных проемов в доме — 15 шт. по 2,5 м² каждое.

Теплопотери через стены

Прежде всего, нужно определить термическое сопротивление как керамической стены, так и утеплителя. В первом случае R1 = 0,5 : 0,16 = 3,125 кв. м х С/Вт. Во втором — R2 = 0,05 : 0,04 = 1,25 кв. м х С/Вт. В целом для вертикальной ограждающей конструкции: R = R1 + R2 = 3.125 + 1.25 = 4.375 кв. м х С/Вт.

Так как теплопотери имеют прямо пропорциональную взаимосвязь с площадью ограждающих конструкций, рассчитываем площадь стен:

А = 10 х 4 х 7 – 15 х 2,5 = 242,5 м²

Теперь можно определить потери тепла через стены:

Qс = (242,5 : 4.375) х (22 – (-22)) = 2438,9 Вт.

Теплопотери через горизонтальные ограждающие конструкции рассчитывают аналогично. В итоге все результаты суммируют.

Если есть подвал, то теплопотери через фундамент и пол будут меньшими, поскольку в расчете участвует температура грунта, а не наружного воздуха

Если подвал под полом первого этажа отапливается, пол можно не утеплять. Стены подвала все же лучше обшить утеплителем, чтобы тепло не уходило в грунт.

Определение потерь через вентиляцию

Чтобы упростить расчет, не учитывают толщину стен, а просто определяют объем воздуха внутри:

V = 10х10х7 = 700 мᶾ.

При кратности воздухообмена Кв = 2, потери тепла составят:

Qв = (700 х 2) : 3600) х 1,2047 х 1005 х (22 – (-22)) = 20 776 Вт.

Если Кв = 1:

Qв = (700 х 1) : 3600) х 1,2047 х 1005 х (22 – (-22)) = 10 358 Вт.

Эффективную вентиляцию жилых домов обеспечивают роторные и пластинчатые рекуператоры. КПД у первых выше, он достигает 90%.

Пример теплотехнического расчета №2

Требуется произвести расчет потерь сквозь стену из кирпича толщиной 51 см. Она утеплена 10-сантиметровым слоем минеральной ваты. Снаружи — 18⁰, внутри — 22⁰. Габариты стены — 2,7 м по высоте и 4 м по длине. Единственная наружная стена помещения ориентирована на юг, внешних дверей нет.

Для кирпича коэффициент теплопроводности Кт = 0,58 Вт/мºС, для минеральной ваты — 0,04 Вт/мºС. Термическое сопротивление:

R1 = 0,51 : 0,58 = 0,879 кв. м х С/Вт. R2 = 0,1 : 0,04 = 2,5 кв. м х С/Вт. В целом для вертикальной ограждающей конструкции: R = R1 + R2 = 0.879 + 2,5 = 3.379 кв. м х С/Вт.

Площадь внешней стены А = 2,7 х 4 = 10,8 м²

Потери тепла через стену:

Qс = (10,8 : 3.379) х (22 – (-18)) = 127,9 Вт.

Для расчета потерь через окна применяют ту же формулу, но термическое сопротивление их, как правило, указано в паспорте и рассчитывать его не нужно.
В теплоизоляции дома окна — «слабое звено». Через них уходит довольно большая доля тепла. Уменьшат потери многослойные стеклопакеты, теплоотражающие пленки, двойные рамы, но даже это не поможет избежать теплопотерь полностью

Если в доме окна с размерами 1,5 х 1,5 м ² энергосберегающие, ориентированы на Север, а термическое сопротивление равно 0,87 м2°С/Вт, то потери составят:

Qо = (2,25 : 0,87) х (22 – (-18)) = 103,4 т.

Пример теплотехнического расчета №3

Выполним тепловой расчет деревянного бревенчатого здания с фасадом, возведенным из сосновых бревен слоем толщиной 0,22 м. Коэффициент для этого материала — К=0,15. В этой ситуации теплопотери составят:

R = 0,22 : 0,15 = 1,47 м² х ⁰С/Вт.

Самая низкая температура пятидневки — -18⁰, для комфорта в доме задана температура 21⁰. Разница составит 39⁰. Если исходить из площади 120 м², получится результат:

Qс = 120 х 39 : 1,47 = 3184 Вт.

Для сравнения определим потери кирпичного дома. Коэффициент для силикатного кирпича — 0,72.

R = 0,22 : 0,72 = 0,306 м² х ⁰С/Вт.
Qс = 120 х 39 : 0,306 = 15 294 Вт.

В одинаковых условиях деревянный дом более экономичный. Силикатный кирпич для возведения стен здесь не подходит вовсе.
Деревянное строение имеет высокую теплоемкость. Его ограждающие конструкции долго хранят комфортную температуру. Все же, даже бревенчатый дом нужно утеплять и лучше сделать это и изнутри, и снаружи

Строители и архитекторы рекомендуют обязательно делать теплорасчет при устройстве отопления для грамотного подбора оборудования и на стадии проектирования дома для выбора подходящей системы утепления.

Как искать утечки тепла

Ниже мы еще поговорим о наиболее распространенных местах и причинах утечки тепла, а сейчас подробно рассмотрим способы поиска этих утечек. На самом деле, их не так уж и много, а различаются они по стоимости и эффективности. Кстати, об эффективности. Не думайте искать утечки летом, это не имеет особого смысла. Разве что в холодные дни. Должна быть существенная разница между температурой в доме и на улице, минимум градусов двадцать. Если разница будет незначительной, то места, где происходят утечки тепла, найти будет трудно или вовсе невозможно и не важно, какой способ вы используете.

Самым эффективным способом, который позволит найти абсолютно все места утечек является тепловизор. Тут можно вызвать специалиста, а можно купить его самому, есть недорогие модели, которые для определения мест теплопотерь подойдут очень хорошо. Его плюс в том, что он покажет даже такие места, которые другими способами найти очень сложно. Например, мостики холода и другие места, которые не столь очевидны. Это главные плюсы, минусы в том, что это в любом случае стоит денег. Либо кого-то вызывать, либо покупать этот прибор, ну или взять у друга/соседа, если у них есть.

Без тепловизора это тоже можно сделать, но не факт, что получится найти все. Делают это очень просто: смачивают руку водой (чтобы лучше чувствовать) и водят ей на расстоянии 10-15 сантиметров от поверхностей. Там, где будут утечки, вы почувствуете холод. Но заметим, что для этого разница между температурой в доме и температурой на улице должна быть не менее чем 20 градусов, а лучше еще выше. Например, +20 в доме и – 10 на улице. Чем больше разница, тем проще будет найти «слабые» места.

Стоит заметить, что в большинстве случаев основные места утечек очевидны. Это окна и двери. Существенные потери происходят через стены и пол, но это стоит отнести к естественным потерям (если не говорить про наличие явных дефектов). То есть, если у вас нет тепловизора, которым можно достаточно быстро проверить вообще все, начинайте именно с окон и дверей.

В принципе, это два основных способа. Про другие очевидные мы говорить даже не будем, это например те случаи, когда и так видно, где находятся слабые места, вроде появления изморози, ощутимые сквозняки и т.д. Ну и опять же, мы не говорим про очень старые дома, состояние которых таково, что там этих мест теплопотерь может быть очень много и для их поиска не нужно ничего, ведь все и так видно. А вот в новых домах или в тех, которые строили 4-5 лет назад, искать такие места может быть сложнее.

Факторы, влияющие на теплопотери

Тепловые процессы хорошо коррелируют с электротехническими: в роли напряжения выступает разница температур, тепловой поток можно рассматривать как силу тока, ну а для сопротивления даже своего термина придумывать не нужно. Также в полной степени справедливо и понятие наименьшего сопротивления, фигурирующего в теплотехнике как мостики холода.

Если рассматривать произвольный материал в разрезе, достаточно легко установить путь теплового потока как на микро-, так и на макроуровне. В качестве первой модели примем бетонную стену, в которой по технологической необходимости выполнены сквозные крепления стальными стержнями произвольного сечения. Сталь проводит тепло несколько лучше бетона, поэтому мы можем выделить три основных тепловых потока:

• через толщу бетона
• через стальные стержни
• от стальных стержней к бетону

Модель последнего теплового потока наиболее занимательна. Поскольку стальной стержень прогревается быстрее, то ближе к наружной части стены будет наблюдаться разница температур двух материалов. Таким образом, сталь не только «перекачивает» тепло наружу сама по себе, она также увеличивает тепловую проводимость прилегающих к ней масс бетона.

В пористых средах тепловые процессы протекают похожим образом. Практически все строительные материалы состоят из разветвлённой паутины твёрдого вещества, пространство между которым заполнено воздухом. Таким образом, основным проводником тепла служит твёрдый, плотный материал, но за счёт сложной структуры путь, по которому распространяется теплота, оказывается больше поперечного сечения. Таким образом, второй фактор, определяющий термическое сопротивление, это неоднородность каждого слоя и ограждающей конструкции в целом.

Уменьшение теплопотерь и смещение точки росы в утеплитель  при наружном утеплении стены

Третьим фактором, влияющим на теплопроводность, мы можем назвать накопление влаги в порах. Вода имеет термическое сопротивление в 20–25 раз ниже, чем у воздуха, таким образом, если она наполняет поры, в целом теплопроводность материала становится даже выше, чем если бы пор вообще не было. При замерзании воды ситуация становится ещё хуже: теплопроводность может возрасти до 80 раз. Источником влаги, как правило, служит комнатный воздух и атмосферные осадки. Соответственно, три основных метода борьбы с таким явлением — это наружная гидроизоляция стен, использование парозащиты и расчёт влагонакопления, который обязательно производится параллельно прогнозированию теплопотерь.