Как сократить теплопотери при большой площади остекления. Сокращаем теплопотери в доме
Насколько двойной стеклопакет эффективнее одинарного? Имеет ли смысл установка K и i-стекол? Играет ли роль толщина воздушной прослойки и заполнение аргоном? И какая между всем этим разница?
Все ответы в одной простой таблице.
Для удобства сравнения за базовый уровень был взят обычный однокамерный стеклопакет с четырехмиллиметровыми стеклами и межстекольным расстоянием в 16 мм. Также в таблицу добавлены сравнительные значения шумоизоляции стеклопакетов и разница в стоимости.
Сравнительная таблица эффективности стеклопакетов
| Формула стеклопакета («к» — К-стекло, «а» — аргон) |
Толщина, мм | На сколько «теплее», % | На сколько «тише», % | На сколько дороже, % | Сопр. теплопер., м 2 *С/Вт | Звукоизол., дБА |
| 4 — 6 — 4 | 14 | -15% | -16% | 0,308 | 30 | |
| 4 — 8 — 4 | 16 | -9% | -13% | 0,33 | 30 | |
| 4 — 10 — 4 | 18 | -4% | -10% | 0,347 | 30 | |
| 4 — 12 — 4 | 20 | -1% | -6% | 0,358 | 30 | |
| 4 — 16 — 4 | 24 | 0,361 | 30 | |||
| 4 — 14 — 4 | 22 | 0% | -3% | 0,362 | 30 | |
| 4 — 6 — 4к | 14 | 7% | 46% | 0,386 | 30 | |
| 4к — 6 — 4к | 14 | 11% | 107% | 0,4 | 30 | |
| 4 — 8 — 4к | 16 | 24% | 49% | 0,446 | 30 | |
| 4 — 6 — 4 — 6 — 4 | 24 | 25% | 32% | 39% | 0,452 | 34 |
| 4к — 8 — 4к | 16 | 30% | 111% | 0,469 | 30 | |
| 4 — 6а — 4к | 14 | 31% | 66% | 0,472 | 30 | |
| 4 — 8 — 4 — 8 — 4 | 28 | 37% | 41% | 46% | 0,495 | 35 |
| 4 — 10 — 4к | 18 | 38% | 52% | 0,498 | 30 | |
| 4к — 6а — 4к | 14 | 39% | 127% | 0,5 | 30 | |
| 4 — 9 — 4 — 9 — 4 | 30 | 42% | 41% | 49% | 0,512 | 35 |
| 4 — 16 — 4к | 24 | 45% | 62% | 0,524 | 30 | |
| 4 — 12 — 4к | 20 | 46% | 55% | 0,526 | 30 | |
| 4 — 6 — 4 — 6 — 4к | 24 | 46% | 32% | 101% | 0,526 | 34 |
| 4 — 10 — 4 — 10 — 4 | 32 | 47% | 52% | 52% | 0,529 | 36 |
| 4 — 14 — 4к | 22 | 47% | 59% | 0,529 | 30 | |
| 4к — 10 — 4к | 18 | 47% | 114% | 0,532 | 30 | |
| 4 — 8а — 4к | 16 | 51% | 69% | 0,546 | 30 | |
| 4 — 12 — 4 — 12 — 4 | 36 | 54% | 62% | 59% | 0,555 | 37 |
| 4к — 16 — 4к | 24 | 55% | 124% | 0,559 | 30 | |
| 4 — 14 — 4 — 14 — 4 | 40 | 55% | 74% | 65% | 0,561 | 38 |
| 4к — 12 — 4к | 20 | 57% | 117% | 0,565 | 30 | |
| 4к — 14 — 4к | 22 | 57% | 120% | 0,565 | 30 | |
| 4к — 8а — 4к | 16 | 64% | 131% | 0,592 | 30 | |
| 4 — 10а — 4к | 18 | 67% | 72% | 0,602 | 30 | |
| 4 — 8 — 4 — 8 — 4к | 28 | 68% | 41% | 108% | 0,606 | 35 |
| 4 — 6 — 4к — 6 — 4к | 24 | 68% | 32% | 163% | 0,606 | 34 |
| 4 — 16а — 4к | 24 | 69% | 82% | 0,61 | 30 | |
| 4 — 14а — 4к | 22 | 71% | 79% | 0,617 | 30 | |
| 4 — 12а — 4к | 20 | 72% | 75% | 0,621 | 30 | |
| 4 — 9 — 4 — 9 — 4к | 30 | 78% | 41% | 111% | 0,641 | 35 |
| 4 — 6а — 4 — 6а — 4к | 24 | 78% | 32% | 121% | 0,641 | 34 |
| 4к — 10а — 4к | 18 | 85% | 134% | 0,667 | 30 | |
| 4к — 16а — 4к | 24 | 85% | 143% | 0,667 | 30 | |
| 4 — 10 — 4 — 10 — 4к | 32 | 87% | 52% | 114% | 0,676 | 36 |
| 4к — 14а — 4к | 22 | 88% | 140% | 0,68 | 30 | |
| 4к — 12а — 4к | 20 | 90% | 137% | 0,685 | 30 | |
| 4 — 12 — 4 — 12 — 4к | 36 | 101% | 62% | 120% | 0,725 | 37 |
| 4 — 8 — 4к — 8 — 4к | 28 | 101% | 41% | 169% | 0,725 | 35 |
| 4 — 8а — 4 — 8а — 4к | 28 | 104% | 41% | 127% | 0,735 | 35 |
| 4 — 9а — 4 — 9а — 4к | 30 | 115% | 41% | 131% | 0,775 | 35 |
| 4 — 6а — 4к — 6а — 4к | 24 | 115% | 32% | 203% | 0,775 | 34 |
| 4 — 10а — 4 — 10а — 4к | 32 | 125% | 52% | 134% | 0,813 | 36 |
| 4 — 10 — 4к — 10 — 4к | 32 | 131% | 52% | 176% | 0,833 | 36 |
| 4 — 12а — 4 — 12а — 4к | 36 | 137% | 62% | 140% | 0,855 | 37 |
| 4 — 12 — 4к — 12 — 4к | 36 | 154% | 62% | 182% | 0,917 | 37 |
| 4 — 8а — 4к — 8а — 4к | 28 | 157% | 41% | 209% | 0,926 | 35 |
| 4 — 10а — 4к — 10а — 4к | 32 | 192% | 52% | 216% | 1,053 | 36 |
| 4 — 12а — 4к — 12а — 4к | 36 | 218% | 62% | 222% | 1,149 | 37 |
Пояснения и условные обозначения:
В графе «формула стеклопакета» указана толщина в миллиметрах его «составляющих», где 4-миллиметровые стекла отделяют друг от друга воздушные прослойки (камеры), заполненные обычным воздухом или аргоном (где указана литера «а»).
К-стекло – энергосберегающее низкоэмиссионное стекло, отличающееся от обычного специальным прозрачным покрытием из оксидов металлов InSnO2. Данное покрытие отражает тепловое длинноволновое излучение обратно в помещение. Если величина излучательной способности простого стекла составляет 0,84, то у К-стекла обычно около 0,2. Это значит, что К-стекло возвращает в помещение примерно 70% теплового излучения, которое на него попадает. Одновременно К-стекло способно защитить помещение от нагрева в жаркую солнечную погоду, также отражая большую часть тепловых волн.
Существует еще более эффективное низкоэмиссионное i-стекло (их нет в таблице). Оно примерно в полтора раза эффективнее К-стекла и имеет величину излучательной способности до 0,04.
В статье использована информация ЧП «ОТ-информ».
Каждое здание, независимо от конструктивных особенностей, пропускает тепловую энергию через ограждения. Потери тепла в окружающую среду необходимо восстанавливать с помощью системы отопления. Сумма теплопотерь с нормируемым запасом – это и есть требуемая мощность источника тепла, которым обогревается дом. Чтобы создать в жилище комфортные условия, расчет теплопотерь производят с учетом различных факторов: устройства здания и планировки помещений, ориентации по сторонам света, направления ветров и средней мягкости климата в холодный период, физических качеств строительных и теплоизоляционных материалов.
По итогам теплотехнического расчета выбирают отопительный котел, уточняют количество секций батареи, считают мощность и длину труб теплого пола, подбирают теплогенератор в помещение – в общем, любой агрегат, компенсирующий потери тепла. По большому счету, определять потери тепла нужно для того, чтобы отапливать дом экономно – без лишнего запаса мощности системы отопления. Вычисления выполняют ручным способом либо выбирают подходящую компьютерную программу, в которую подставляют данные.
Как выполнить расчет?
Сначала стоит разобраться с ручной методикой – для понимания сути процесса. Чтобы узнать, сколько тепла теряет дом, определяют потери через каждую ограждающую конструкцию по отдельности, а затем складывают их. Расчет выполняют поэтапно.
1. Формируют базу исходных данных под каждое помещение, лучше в виде таблицы. В первом столбце записывают предварительно вычисленную площадь дверных и оконных блоков, наружных стен, перекрытий, пола. Во второй столбец заносят толщину конструкции (это проектные данные или результаты замеров). В третий – коэффициенты теплопроводности соответствующих материалов. В таблице 1 собраны нормативные значения, которые понадобятся в дальнейшем расчете:
Чем выше λ, тем больше тепла уходит сквозь метровую толщину данной поверхности.
2. Определяют теплосопротивление каждой прослойки: R = v/ λ, где v – толщина строительного или теплоизоляционного материала.
3. Делают расчет теплопотерь каждого конструктивного элемента по формуле: Q = S*(Т в -Т н)/R, где:
- Т н – температура на улице, °C;
- Т в – температура внутри помещения,°C;
- S – площадь, м2.
Разумеется, на протяжении отопительного периода погода бывает разной (к примеру, температура колеблется от 0 до -25°C), а дом обогревается до нужного уровня комфорта (допустим, до +20°C). Тогда разность (Т в -Т н) варьируется от 25 до 45.
Чтобы сделать расчет, нужна средняя разница температур за весь отопительный сезон. Для этого в СНиП 23-01-99 «Строительная климатология и геофизика» (таблица 1) находят среднюю температуру отопительного периода для конкретного города. Например, для Москвы этот показатель равен -26°. В этом случае средняя разница составляет 46°C. Для определения расхода тепла через каждую конструкцию складывают теплопотери всех ее слоев. Так, для стен учитывают штукатурку, кладочный материал, внешнюю теплоизоляцию, облицовку.
4. Считают итоговые потери тепла, определяя их как сумму Q внешних стен, пола, дверей, окон, перекрытий.
5. Вентиляция. К результату сложения добавляется от 10 до 40 % потерь на инфильтрацию (вентиляцию). Если установить в дом качественные стеклопакеты, а проветриванием не злоупотреблять, коэффициент инфильтрации можно принять за 0,1. В отдельных источниках указывается, что здание при этом вообще не теряет тепло, поскольку утечки компенсируются за счет солнечной радиации и бытовых тепловыделений.
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.
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.
Чтобы безошибочно посчитать, сколько тепла теряет здание, используют онлайн калькулятор теплопотерь. Это компьютерная программа, в которую вводятся не только перечисленные выше данные, но и различные дополнительные факторы, влияющие на результат. Преимуществом калькулятора является не только точность расчетов, но и обширная база справочных данных.
Выбор теплоизоляции, вариантов утепления стен, перекрытий и других огрождающих конструкций для большинства заказчиков-застройщиков задача сложная. Слишком много противоречивых проблем требуется решить одновременно. Данная страничка поможет Вам во всем этом разобраться.
В настоящее время теплосбережение энергоресурсов приобрело большое значение. Согласно СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», сопротивление теплопередаче определяется по одному из двух альтернативных подходов:
предписывающему (нормативные требования предьявляются к отдельным элементам теплозащиты здания: наружным стенам, полам над не отапливаемым пространствами, покрытиям и чердачным перекрытиям, окнам, входным дверям и т.п.)
потребительскому (сопротивление теплопередачи ограждения может быть снижено по отношению к предписывающему уровню при условии, что проектный удельный расход тепловой энергии на отопление здания ниже нормативного).
Санитарно-гигиенические требования должны выполняться всегда.
К ним относятся
Требование, что бы перепад между температурами внутреннего воздуха и на поверхности огрождающих конструкций не превышали допустимых значений. Максимальные допустимые значения перепада для наружной стены 4°С, для покрытия и чердачного перекрытия 3°С и для перекрытия над подвалами и подпольями 2°С.
Требование, что бы температура на внутренней поверхности ограждения была выше температуры точки росы.
Для Москвы и ее области требуемое теплотехническое сопротивление стены по потребительскому подходу составляет 1,97 °С·м. кв./Вт, а по предписывающему подходу:
для дома постоянного проживания 3,13 °С·м. кв./ Вт,
для административных и других общественных зданий в т.ч. зданий сезонного проживания 2,55 °С·м. кв./ Вт.
Таблица толщин и термических сопротивление материалов для условий Москвы и ее области.
|
Наименование материала стены |
Толщина стены и соответствующее ей термическое сопротивление |
Необходимая толщина по потребительскому подходу (R=1,97 °С·м. кв./ Вт) и по предписывающему подходу (R=3,13 °С·м. кв./ Вт) |
|
Полнотелый сплошной глиняный кирпич (плотность 1600 кг/м. куб) |
510 мм (кладка в два кирпича), R=0,73 °С·м. кв./Вт |
1380 мм 2190 мм |
|
Керамзитобетон (плотность 1200 кг/м. куб.) |
300 мм, R=0,58 °С·м. кв./Вт |
1025 мм 1630 мм |
|
Деревянный брус |
150 мм, R=0,83 °С·м. кв./Вт |
355 мм 565 мм |
|
Деревянный щит с заполнением минеральной ватой (толщины внутренней и наружной обшивки из досок по 25 мм) |
150 мм, R=1,84 °С·м. кв./Вт |
160 мм 235 мм |
Таблица требуемых сопротивлений теплопередаче огрождающих конструкций в домах Московской области.
|
Наружная стена |
Окно, балконная дверь |
Покрытие и перекрытия |
Перекрытие чердачное и перекрытия над неотапливаемыми подвалами |
Входной двери |
|
По предписывающему подходу |
||||
|
По потребительскому подходу |
||||
Из этих таблиц видно, что большинство загородного жилья в Подмосковье не удовлетворяют требованиям по теплосбережению, при этом даже потребительский подход несоблюдается во многих вновь строящихся зданиях.
Поэтому, подбирая котел или обогревательные приборы только по указанным в их документации способности обогреть определенную площадь, Вы утверждаете, что Ваш дом построен со строгим учетом требований СНиП 23-02-2003.
Из вышеизложенного материала следует вывод. Для правильного выбора мощности котла и обогревательных приборов, необходимо рассчитать реальные теплопотери помещений Вашего дома.
Ниже мы покажем несложную методику расчета теплопотерь Вашего дома.
Дом теряет тепло через стену, крышу, сильные выбросы тепла идут через окна, в землю тоже уходит тепло, существенные потери тепла могут приходиться на вентиляцию.
Тепловые потери в основном зависят от:
разницы температур в доме и на улице (чем разница больше, тем потери выше),
теплозащитных свойств стен, окон, перекрытий, покрытий (или, как говорят ограждающих конструкций).
Ограждающие конструкции сопротивляются утечкам тепла, поэтому их теплозащитные свойства оценивают величиной, называемой сопротивлением теплопередачи.
Сопротивление теплопередачи показывает, какое количество тепла уйдет через квадратный метр ограждающей конструкции при заданном перепаде температур. Можно сказать и наоборот, какой перепад температур возникнет при прохождении определенного количества тепла через квадратный метр ограждений.
где q – это количество тепла, которое теряет квадратный метр ограждающей поверхности. Его измеряют в ваттах на квадратный метр (Вт/м. кв.); ΔT – это разница между температурой на улице и в комнате (°С) и, R – это сопротивление теплопередачи (°С/ Вт/м. кв. или °С·м. кв./ Вт).
Когда речь идет о многослойной конструкции, то сопротивление слоев просто складываются. Например, сопротивление стены из дерева, обложенного кирпичом, является суммой трех сопротивлений: кирпичной и деревянной стенки и воздушной прослойки между ними:
R(сумм.)= R(дерев.) + R(воз.) + R(кирп.).
Распределение температуры и пограничные слои воздуха при передаче тепла через стену
Расчет на теплопотери проводят для самого неблагоприятного периода, которым является самая морозная и ветреная неделя в году.
В строительных справочниках, как правило, указывают тепловое сопротивление материалов исходя из этого условия и климатического района (или наружной температуры), где находится Ваш дом.
Таблица – Сопротивление теплопередачи различных материалов при ΔT = 50 °С (Т нар. = –30 °С, Т внутр. = 20 °С.)
|
Материал и толщина стены |
Сопротивление теплопередаче R m , |
|
Кирпичная стена толщиной в 3 кирпича (79 см) толщиной в 2,5 кирпича (67 см) толщиной в 2 кирпича (54 см) толщиной в 1 кирпич (25 см) |
0,592 0,502 0,405 0,187 |
|
Сруб из бревен Ø 25 Ø 20 |
|
|
Сруб из бруса толщиной 20 см толщиной 10 см |
|
|
Каркасная стена (доска + минвата + доска) 20 см |
|
|
Стена из пенобетона 20 см 30 см |
|
|
Штукатурка по кирпичу, бетону, пенобетону (2-3 см) |
|
|
Потолочное (чердачное) перекрытие |
|
|
Деревянные полы |
|
|
Двойные деревянные двери |
Таблица – Тепловые потери окон различной конструкции при ΔT = 50 °С (Т нар. = –30 °С, Т внутр. = 20 °С.)
Примечание Четные цифры в условном обозначении стеклопакета означают воздушный зазор в мм; Символ Ar означает, что зазор заполнен не воздухом, а аргоном; Литера К означает, что наружное стекло имеет специальное прозрачное теплозащитное покрытие. |
Как видно из предыдущей таблицы, современные стеклопакеты позволяют уменьшить теплопотери окна почти в два раза. Например, для десяти окон размером 1,0 м х 1,6 м экономия достигнет киловатта, что в месяц дает 720 киловатт-часов.
Для правильного выбора материалов и толщин ограждающих конструкций применим эти сведения к конкретному примеру.
В расчете тепловых потерь на один кв. метр участвуют две величины:
перепад температур ΔT,
сопротивления теплопередаче R.
Температуру в помещении определим в 20 °С, а наружную температуру примем равной –30 °С. Тогда перепад температур ΔT будет равным 50 °С. Стены выполнены из бруса толщиной 20 см, тогда R= 0,806 °С·м. кв./ Вт.
Тепловые потери составят 50 / 0,806 = 62 (Вт/м. кв.).
Для упрощения расчетов теплопотерь в строительных справочниках приводят теплопотери разного вида стен, перекрытий и т.д. для некоторых значений зимней температуры воздуха. В частности, даются разные цифры для угловых помещений (там влияет завихрение воздуха, отекающего дом) и неугловых, а также учитывается разная тепловая картина для помещений первого и верхнего этажа.
Таблица – Удельные теплопотери элементов ограждения здания (на 1 кв.м. по внутреннему контуру стен) в зависимости от средней температуры самой холодной недели в году.
Примечание Если за стеной находится наружное неотапливаемое помещение (сени, застекленная веранда и т. д.), то потери тепла через нее составляют 70% от расчетных, а если за этим неотапливаемым помещением не улица, а еще одно помещение наружу (например, сени, выходящие на веранду), то 40% от расчетного значения. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Таблица – Удельные теплопотери элементов ограждения здания (на 1 кв.м. по внутреннему контуру) в зависимости от средней температуры самой холодной недели в году.
|
Характеристика ограждения |
Наружная температура, °С |
Теплопотери, кВт |
|
Окно с двойным остеклением |
||
|
Сплошные деревянные двери (двойные) |
||
|
Чердачное перекрытие |
||
|
Деревянные полы над подвалом |
Рассмотрим пример расчета тепловых потерь двух разных комнат одной площади с помощью таблиц.
Пример 1.
Угловая
комната (первый этаж)
Характеристики комнаты:
этаж первый,
площадь комнаты – 16 кв.м. (5х3,2),
высота потолка – 2,75 м,
наружных стен – две,
материал и толщина наружных стен – брус толщиной 18 см, обшит гипсокартонном и оклеен обоями,
окна – два (высота 1,6 м, ширина 1,0 м) с двойным остеклением,
полы – деревянные утепленные, снизу подвал,
выше чердачное перекрытие,
расчетная наружная температура –30 °С,
требуемая температура в комнате +20 °С.
Площадь наружных стен за вычетом окон:
S стен (5+3,2)х2,7-2х1,0х1,6 = 18,94 кв. м.
Площадь окон:
S окон = 2х1,0х1,6 = 3,2 кв. м.
Площадь пола:
S пола = 5х3,2 = 16 кв. м.
Площадь потолка:
S потолка = 5х3,2 = 16 кв. м.
Площадь внутренних перегородок в расчете не участвует, так как через них тепло не уходит – ведь по обе стороны перегородки температура одинакова. Тоже относится и к внутренней двери.
Теперь вычислим теплопотери каждой из поверхностей:
Q суммарные = 3094 Вт.
Заметим, что через стены уходит тепла больше чем через окна, полы и потолок.
Результат расчета показывает теплопотери комнаты в самые морозные (Т нар.= –30 °С) дни года. Естественно, чем теплее на улице, тем меньше уйдет из комнаты тепла.
Пример 2
Комната
под крышей (мансарда)
Характеристики комнаты:
этаж верхний,
площадь 16 кв.м. (3,8х4,2),
высота потолка 2,4 м,
наружные стены; два ската крыши (шифер, сплошная обрешетка, 10 см минваты, вагонка), фронтоны (брус толщиной 10 см, обшитый вагонкой) и боковые перегородки (каркасная стена с керамзитовым заполнением 10 см),
окна – четыре (по два на каждом фронтоне), высотой 1,6 м и шириной 1,0 м с двойным остеклением,
расчетная наружная температура –30°С,
требуемая температура в комнате +20°С.
Рассчитаем площади теплоотдающих поверхностей.
Площадь торцевых наружных стен за вычетом окон:
S торц.стен = 2х(2,4х3,8-0,9х0,6-2х1,6х0,8) = 12 кв. м.
Площадь скатов крыши, ограничивающих комнату:
S скатов.стен = 2х1,0х4,2 = 8,4 кв. м.
Площадь боковых перегородок:
S бок.перегор = 2х1,5х4,2 = 12,6 кв. м.
Площадь окон:
S окон = 4х1,6х1,0 = 6,4 кв. м.
Площадь потолка:
S потолка = 2,6х4,2 = 10,92 кв. м.
Теперь рассчитаем тепловые потери этих поверхностей, при этом учтем, что через пол тепло не уходит (там теплое помещение). Теплопотери для стен и потолка мы считаем как для угловых помещений, а для потолка и боковых перегородок вводим 70-процентный коэффициент, так как за ними располагаются неотапливаемые помещения.
Суммарные теплопотери комнаты составят:
Q суммарные = 4504 Вт.
Как видим, теплая комната первого этажа теряет (или потребляет) значительно меньше тепла, чем мансардная комната с тонкими стенками и большой площадью остекления.
Чтобы такое помещение сделать пригодным для зимнего проживания, нужно в первую очередь утеплять стены, боковые перегородки и окна.
Любая ограждающая конструкция может быть представлена в виде многослойной стены, каждый слой которой имеет свое тепловое сопротивление и свое сопротивление прохождению воздуха. Сложив тепловое сопротивление всех слоев, получим тепловое сопротивление всей стены. Также суммируя сопротивление прохождению воздуха всех слоев, поймем, как дышит стена. Идеальная стена из бруса должна быть эквивалентна стене из бруса толщиной 15 – 20 см. Приведенная ниже таблица поможет в этом.
Таблица – Сопротивление теплопередаче и прохождению воздуха различных материалов ΔT=40 °С (Т нар. =–20 °С, Т внутр. =20 °С.)
|
Слой стены |
Толщина слоя стены (см) |
Сопротивление теплопередаче слоя стены |
Сопротивл. воздухопро ницаемости эквивалентно брусовой стене толщиной (см) |
|
|
Эквивалент кирпичной кладке толщиной (см) |
||||
|
Кирпичная кладка из обычного глиняного кирпича толщиной: 12 см 25 см 50 см 75 см |
0,15 0,3 0,65 1,0 |
|||
|
Кладка из керамзитобетонных блоков толщиной 39 см с плотностью: 1000 кг / куб м 1400 кг / куб м 1800 кг / куб м |
||||
|
Пено- газобетон толщиной 30 см плотностью: 300 кг / куб м 500 кг / куб м 800 кг / куб м |
||||
|
Брусовал стена толщиной (сосна) 10 см 15 см 20 см |
||||
Для объективной картины теплопотерь всего дома необходимо учесть
Потери тепла через контакт фундамента с мерзлым грунтом обычно принимают 15% от потерь тепла через стены первого этажа (с учетом сложности расчета).
Потери тепла, связанные с вентиляцией. Эти потери рассчитываются с учетом строительных норм (СНиП). Для жилого дома требуется около одного воздухообмена в час, то есть за это время необходимо подать тот же обьем свежего воздуха. Таким образом, потери связанные с вентиляцией, составляют немногим меньше сумме теплопотерь приходящиеся на ограждающие конструкции. Получается, что потери тепла через стены и остекление составляет только 40%, а потери тепла на вентиляцию 50%. В европейских нормах вентиляции и утепления стен, соотношение тепловых потерь составляют 30% и 60%.
Если стена «дышит», как стена из бруса или бревна толщиной 15 – 20 см, то происходит возврат тепла. Это позволяет снизить тепловые потери на 30%, поэтому полученную при расчете величину теплового сопротивления стены следует умножить на 1,3 (или соответственно уменьшить теплопотери).
Суммировав все теплопотери дома, Вы определите, какой мощности генератор тепла (котел) и отопительные приборы необходимы для комфортного обогрева дома в самые холодные и ветряные дни. Также, расчеты подобного рода покажут, где «слабое звено» и как его исключить с помощью дополнительной изоляции.
Рассчитать расход тепла можно и по укрупненным показателям. Так, в одно- и двухэтажных не сильно утепленных домах при наружной температуре –25 °С требуется 213 Вт на один квадратный метр общей площади, а при –30 °С – 230 Вт. Для хорошо утепленных домов – это: при –25 °С – 173 Вт на кв.м. общей площади, а при –30 °С – 177 Вт.
Стоимость теплоизоляции относительно стоимости всего дома существенно мала, однако при эксплуатации здания основные затраты приходятся именно на отопление. На теплоизоляции ни в коем случае нельзя экономить, особенно при комфортном проживании на больших площадях. Цены на энергоносители во всем мире постоянно повышаются.
Современные строительные материалы обладают более высоким термическим сопротивлением, чем материалы традиционные. Это позволяет делать стены тоньше, а значит, дешевле и легче. Все это хорошо, но у тонких стен меньше теплоемкость, то есть они хуже запасают тепло. Топить приходиться постоянно – стены быстро нагреваются и быстро остывают. В старых домах с толстыми стенами жарким летним днем прохладно, остывшие за ночь стены «накопили холод».
Утепление необходимо рассматривать совместно с воздухопроницаемостью стен. Если увеличение теплового сопротивления стен связано со значительным уменьшением воздухопроницаемости, то не следует его применять. Идеальная стена по воздухопроницаемости эквивалентна стене из бруса толщиной 15…20 см.
Очень часто, неправильное применение пароизоляции приводит к ухудшению санитарно-гигиенических свойств жилья. При правильно организованной вентиляции и «дышащих» стенах она излишня, а при плохо воздухопроницаемых стенах это ненужно. Основное ее назначение это предотвращение инфильтрации стен и защита утепления от ветра.
Утепление стен снаружи существенно эффективнее внутреннего утепления.
Не следует бесконечно утеплять стены. Эффективность такого подхода к энергосбережению – не высока.
Вентиляция – вот основные резервы энергосбережения.
Применив современные системы остекления (стеклопакеты, теплозащитное стекло и т.п.), низкотемпературные обогревающие системы, эффективную теплоизоляцию ограждающих конструкций, можно сократить затраты на отопление в 3 раза.
Варианты дополнительного утепления конструкций зданий на базе строительной теплоизоляции типа «ISOVER», при наличии в помещениях систем воздухообмена и вентиляции.
Утепление черепичной кровли с применением теплоизоляции ISOVER
|
Утепление стены из легких бетонных блоков |
Утепление кирпичной стены с вентилируемым зазором |
Утепление бревенчатой стены |
||
|
|
|
|
В программе энергосбережения при строительстве и эксплуатации зданий светопрозрачным ограждениям отводится важная роль, поскольку современный уровень их теплозащиты не уступает теплозащите ограждающих (стеновых) конструкций зданий (до 40 % всех потерь здания).
Теплопотери через окно происходят по нескольким каналам: потери через оконный блок и переплеты (мостики холода, неплотности), потери за счет теплопроводности воздуха и конвективных потоков между стеклами, а также теплопотери посредством теплового излучения.
В настоящее время в России применяются следующие основные способы повышения энергоэффективности светопрозрачных конструкций:
Переход от одно- и двухкамерных стеклопакетов к трех- и более камерным;
- применение термопленки (теплопоглащающее остекление);
- наполнения стеклопакетов инертными газами.
В современных светопрозрачных конструкциях теплозащитных окон используются одно- или двухкамерные стеклопакеты, а для выполнения оконных створок и коробок - деревянные, алюминиевые, стеклопластиковые, пластмассовые (ПВХ) профили или их комбинации. При изготовлении стеклопакетов с применением флоат-стекла окна обеспечивают расчетное приведенное сопротивление теплопередаче не более 0,56 м 2 ∙ºС/Вт и более.
Другим способом повышения энергоэффективности светопрозрачных конструкций является теплопоглощающее остекление. Теплопропускная способность остекления зависит от угла падения солнечных лучей и толщины стекла. Теплоотражающие стекла покрывают металлическими или полимерными пленками. Коэффициент теплопропускания таких стекол составляет 0,2÷0,6.
Еще одним энергоэффективным способом является способ с наполнением стеклопакетов инертными газами. При этом уменьшаются конвекционные токи внутри стеклопакета, что приводит к снижению потерь тепла.
Для того чтобы добавить описание энергосберегающей технологии в Каталог, заполните опросник и вышлите его на c пометкой «в Каталог» .
Давайте на простом примере разберем вариант расчета теплопотерь дома через окна и входную дверь дома, для утепление которого может использоваться эковата экстра . Для расчета возьмем два окна по разным стенам дома размером 100х120 см (1х1,2 м), еще одно окно меньшего размера который составляет 60х120 см (0,6х1,2 м).
Для расчета теплопотерь дома через входную дверь возьмем следующие параметры двери 80х120х5 см (ширина двери - 0,8 м, высота двери - 2 м, толщина дверного полотна - 0,05 м). структура дверного полотна - массив сосны. Дверь со стороны улицы защищена от прямого воздействия атмосферных явлений неотапливаемой террасой, поэтому по правилам расчета теплопотерь необходимо применять понижающий коэффициент равный показателю 0,7.
Расчет теплопотерь через окна
Для начала проведения расчетов теплопотерь дома через окна необходимо вычислить общую площадь всех ранее оговоренных окон. Расчет проведем по формуле:
S окон = 1 ∙ 1,2 ∙ 2 + 0,6 ∙ 1,2 = 3,12 м2
Теперь для продолжения расчета теплопотерь дома через окна узнаем их характеристики. Для примера возьмем следующие технические показатели:
- Окна сделаны из трехкамерного профиля ПВХ
- Окна имеют двухкамерный стеклопакет (4-16-4-16-4, где 4 это толщина стекла, 16 это расстояние между стеклами стеклопакетов каждого окна).
Теперь можно приступить к дальнейшим расчета и узнать тепловое сопротивление установленных окон. Тепловое сопротивление двухкамерного стеклопакета и трехкамерного профиля такой конструкции окон:
- R ст-а = 0,4 м² ∙ °С / Вт - тепловое сопротивление стеклопакета
- R профиля = 0,6 м² ∙ °С / Вт - тепловое сопротивление трехкамерного профиля
Большую часть окна - 90%,занимает стеклопакет и 10% - профиль ПВХ. Тепловое сопротивление окна рассчитываем по формуле:
R окна = (R ст-а ∙ 90 + R профиля ∙ 10) / 100 = 0,42 м² ∙ °С / Вт.
Имея данные о площади окон и их тепловое сопротивление, выполняем расчет теплопотерь через окна:
Q окон = S ∙ dT ∙ / R = 3,1 м² ∙ 52 градуса / 0,42 м² ∙ °С / Вт = 383,8 Вт (0,38 кВт), это мы с вами получаем теплопотери дома через окна, теперь рассчитаем теплопотери дома через входную дверь.
