Как рассчитать теплопотери дома

От чего зависит теплопроводность

Теплопередача зависит от таких факторов, как:

• Материал, из которого возведено строение, – различные материалы отличаются по способности проводить тепло. Так, бетон, различные виды кирпича способствуют большой потере тепла. Оцилинрованное бревно, брус, пено- и газоблоки, наоборот, при меньшей толщине имеют меньшую теплопроводность, что обеспечивает сохранение тепла внутри помещения и намного меньшие затраты на утепление и отопление здания.
• Толщина стены – чем данное значение больше, тем меньше теплоотдача происходит через ее толщу.
• Влажность материала – чем больше влажность сырья, из которого возведена конструкция, тем больше он проводит тепла и тем быстрее она разрушается.
• Наличие воздушных пор в материале – заполненные воздухом поры препятствуют ускоренным теплопотерям. Если эти поры заполняются влагой, теплопотери увеличиваются.
• Наличие дополнительного утепления – облицованная слоем утеплителя снаружи или внутри стены по потерям тепла имеют значения в разы меньше чем неутепленные.

В строительстве наряду с теплопроводностью стен большое распространение приобрел такая характеристика, как термическое сопротивление (R). Рассчитывается она с учетом следующих показателей:

• коэффициента теплопроводности стенового материала (λ) (Вт/м×0С);
• толщины конструкции (h), (м);
• наличия утеплителя;
• влажности материала (%).

Чем ниже величина термического сопротивления, тем в большей мере стена подвержена теплопотерям.

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций по данной характеристике выполняется по следующей формуле:

Пример расчета термического сопротивления:

• несущая стена выполнена из сухого соснового бруса толщиной 30 см (0,3 м);
• коэффициент теплопроводности составляет 0,09 Вт/м×0С;
• расчёт результата.

Таким образом, термическое сопротивление такой стены будет составлять:

Полученные в результате вычисления значения сравнивают с нормативными согласно СНиП ІІ 03 79. При этом учитывают такой показатель, как градусо-сутки периода, в течение которого продолжается отопительный сезон.

Если полученное значение равно или больше нормативного, то материал и толщина стеновых конструкций выбраны правильно. В противном случае следует произвести утепление здания для достижения нормативного значения.

При наличии утеплителя его термическое сопротивление рассчитывают отдельно и суммируют с аналогичным значением основного стенового материала. Также если материал стеновой конструкции имеет повышенную влажность, применяют соответствующий коэффициент теплопроводности.

Для более точного расчета термического сопротивления данной конструкции к полученному результату добавляют аналогичные значения окон и выходящих на улицу дверей.

Теплопоступления от оборудования

Теплопритоки от оборудования и электродвигателей напрямую зависят от их мощности и определятся из выражения::

Q= N *(1-кпд*k3),

или  Q=1000 * N * k1*k2*k3* kт

где N — мощность оборудования, кВтк1, к2, к3 — коэффициенты загруженности (0,9 — 0,4), спроса (0,9 — 0,7) и одновременности работы(1 — 0,3),

кт- коэффициент перехода тепла в помещение 0,1 — 0,95

  Эти коэффициенты не одинаковы для разного оборудования и берутся из разных справочников. На практике же все коэффициенты и КПД приборов — указываются в техническом задании. В промышленной вентиляции от оборудования может быть больше теплопритоков чем от всего остального.

Зависимость КПД электродвигателя от его мощности: 

N     <0,5             0,5-5         5-10          10-28          28-50          >50

η        0,75           0,84          0,85           0,88            0,9             0,92
Что же касается бытовой вентиляции, желательно брать мощности и ККД из паспортов оборудования, но бывает встречается что данных нет и если в промышленности не обойтись без технологов, то здесь допускается брать приближенные значения на теплопритоки от оборудования, которые можно найти в всевозможных справочниках и пособиях, например:

• Тепловыделения компьютеров 300-400 Вт
• кофемашин 300 Вт
• лазерных принтеров 400 Вт
• электрического чайника 900-1500 Вт
• ксерокса 500-600 Вт
• фритюрницы 2750-4050 Вт
• сервера 500-100 Вт
• тостера 1100-1250 Вт
• телевизора 150 Вт
• гриля 13500 Вт/м2 поверхности
• холодильника 150 Вт
• электроплиты 900-1500 Вт/м2 поверхности

Выбор радиаторов отопления

Традиционно мощность отопительного радиатора рекомендовано выбирать по площади отапливаемой комнаты, причем с 15-20% завышением мощностных потребностей на всякий случай.

На примере рассмотрим, насколько корректна методика выбора радиатора «10 м2 площади – 1,2 кВт».

Тепловая мощность радиаторов зависит от способа их подключения, что необходимо учитывать при проведении расчетов системы отопления

Исходные данные: угловая комната на первом уровне двухэтажного дома ИЖС; внешняя стена из двухрядной кладки керамического кирпича; ширина комнаты 3 м, длина 4 м, высота потолка 3 м.

По упрощенной схеме выбора предлагается рассчитать площадь помещения, считаем:

3 (ширина) · 4 (длина) = 12 м2

Т.е. необходимая мощность радиатора отопления с 20% надбавкой получается 14,4 кВт. А теперь посчитаем мощностные параметры отопительного радиатора на основании теплопотерь комнаты.

Фактически площадь комнаты влияет на потери тепловой энергии меньше, чем площадь ее стен, выходящих одной стороной наружу здания (фасадных).

Поэтому считать будем именно площадь «уличных» стен, имеющихся в комнате:

3 (ширина) · 3 (высота) + 4 (длина) · 3 (высота) = 21 м2

Зная площадь стен, передающих тепло «на улицу», рассчитаем теплопотери при разнице комнатной и уличной температуры в 30о (в доме +18 оС, снаружи -12 оС), причем сразу в киловатт-часах:

0,91 · 21 · 30 : 1000 = 0,57 кВт,

Где: 0,91 – сопротивление теплопередачи м2 комнатных стен, выходящих «на улицу»; 21 – площадь «уличных» стен; 30 – разница температур внутри и снаружи дома; 1000 – число ватт в киловатте.

Согласно строительным стандартам приборы отопления располагают в местах максимальных теплопотерь. Например, радиаторы устанавливаются под оконными проемами, тепловые пушки – над входом в дом. В угловых комнатах батареи устанавливаются на глухие стены, подверженные максимальному воздействию ветров

Выходит, что для компенсации потерь тепла через фасадные стены данной конструкции, при 30о разнице температур в доме и на улице достаточно отопления мощностью 0,57 кВт·ч. Увеличим необходимую мощность на 20, даже на 30% – получаем 0,74 кВт·ч.

Таким образом, реальные мощностные потребности отопления могут быть значительно ниже, чем торговая схема «1,2 кВт на квадратный метр площади помещения».

Причем корректное вычисление необходимых мощностей отопительных радиаторов позволит сократить объем теплоносителя в системе отопления, что уменьшит нагрузку на котел и расходы на топливо.

Исходные данные для расчета теплопотерь дома

Чтобы провести расчет корректно, Вам нужно располагать базовым набором данных. Только с ними возможно работать.

1. Отапливаемая площадь (потребуется Вам и в дальнейшем для расчета объема обогреваемого воздуха);
2. План этажей здания (задействуется в т.ч. при определении мест установки отопительных узлов);
3. Разрез здания (иногда не требуется);
4. Тип климата местности учитывается при расчете. Узнать можно из СНБ – 2. 04. 02 – 2000 «Строительная климатология». Полученный коэффициент учитывается при расчете;
5. Географическое положение строения, расположение отапливаемого объема относительно севера, юга, запада и востока;
6. Стройматериалы, из которых выполнены стены и пол;
7. Строение ограждающих конструкций (стен, пола). Нужен профиль с перечислением слоев материалов, их расположения и толщины;
8. Коэффициент теплопередачина каждый вид стройматериала, удельный вес стройматериала и т.п.;
9. LiveJournal
10. Blogger
11. Вид и конструкция дверей из помещения, их профиль, разрез;
12. Материалы, из которых выполнены двери с выяснением удельной плотности каждого, расположение и толщина слоев и коэффициента теплопроводности. Т.е. требуется та же информация, что и для материалов стен;
13. Расчет тепловой мощности системы отопления невозможен без информации по окнам, при их наличии. Требуется учесть их размеры, геометрию, тип стеклопакета, иногда – материалы. Также может потребоваться профиль и данные, аналогичные дверям;
14. Данные о крыше: строение, тип, высота, профиль с перечислением типа материалов и толщины, положения слоев. Характеристики стройматериалов – теплопроводность, количество и т.д.;
15. Высота подоконника. Она считается как расстояние от поверхности верхнего слоя пола (не облицовки, а чистого слоя) до нижней стороны доски;
16. Присутствие либо отсутствие батарей отопления;
17. При наличии «теплого пола» – его профиль, стройматериал покрытия над коммуникациями с перечислением толщины слоев, их расположения, коэффициента теплопроводности и др.;
18. Стройматериал и вид трубопровода.

• LiveJournal
• Blogger

УРАВНЕНИЯ ПРЯМОГО И ОБРАТНОГО ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА

Наиболее полное представление об экономических показателях работы судового котла дает тепловой баланс, который показывает, сколько теплоты поступает в котел, какая часть ее используется полезно (на производство пара), а какая теряется.

Тепловой баланс — это приложение закона сохранения энергии к анализу рабочего процесса котла. При анализе рабочего процесса котла на стационарном (или установившемся) режиме его работы тепловой баланс составляется на основании результатов теплотехнических испытаний. В

где QПОД – количество теплоты, подведенной к паровому котлу, кДж/кг; Q1 – полезно использованная теплота, кДж/кг;

QПОТ – тепловые потери, кДж/кг

В нормативном методе расчета, разработанном для стационарных котлоагрегатов, рекомендуется учитывать всю теплоту, подводимую в топку с 1 кг топлива (рис. 4.1), т. е.

где QHP — низшая теплота сгорания рабочей массы топлива, кДж/кг;

QT, QB, QПР – количество теплоты, вносимое соответственно с топливом, воздухом и паром, который подводится для распыления топлива, кЛж/кг.

Последние три величины определяют следующим образом. Физическая теплота топлива

где сТ – теплоемкость топлива при температуре его подогрева tT, кДж/(кг·К)

Величина QВ учитывает лишь ту теплоту, которая получена воздухом вне котла, например в паровом воздухоподогревателе. При обычной компоновке котла с газовым подогревом воздуха она равна количеству теплоты, вносимой в топку с холодным воздухом, т. е.

где GПР – расход пара на распыление ВК топлива, кг/ч;

iПР, i” – энтальпия пара на распыление топлива и сухого насыщенного пара в уходящих газах, кДж/кг.

Величина i” в уравнении (4.5) может приниматься равной 2500 кДж/кг, что соответствует парциальному давлению паров воды в уходящих газах pH2O 0,01МПа.

Для судовых котлов определяющей величиной в уравнении (4.2) является QHP , так как сумма остальных слагаемых не превышает 1 % от QP. В связи с этим при составлении теплового баланса судовых котлов обычно принимают при подогреве воздуха дымовыми газами QПОД = QHP , а при

подогреве паром QПОД = QHP +QB . При этом основным является первое уравнение, так как паровой

Онлайн калькулятор теплопотерь дома

Утечка тепла происходит через всевозможные щели, во время проветривания, материалы, входящие в состав каждой конструкции дома (здесь имеется в виду сопротивление теплопередачи). Также, чтобы посчитать теплопотери, нужно знать разницу показаний домашнего и уличного термометра, обстановку с ветрами и солнечной радиацией, расположение здания относительно сторон света и различных водоемов.

Самостоятельно произвести вычисления будет не просто и займет много времени. Здесь потребуется поиск таблиц с постоянными значениями и определение состава всех конструкций дома включая толщину каждого слоя. Это без учета различного рода неисправностей. Для программного вычисления введите название города для минусовых и желаемую температуру. Далее заполните пункты по разделам:

1. Стены. Имеется вентилируемый зазор на фасаде, его общая площадь. Также учитываются состав и толщина каждого слоя несущих конструкций.
2. Окна. Вид остекления, количество и размеры проемов.
3. Потолок. Информация о том, что расположено над перекрытием, площадь, состав и толщина материалов.
4. Пол. Аналогичные данные.
5. Инфильтрация. Здесь нужна только общая площадь жилого пространства.

Калькулятор выдает приблизительные ориентировочные результаты, поэтому их рекомендуется все же проверять экспериментально. В программу невозможно ввести данные о полноценном состоянии конструкций. Например, по разным причинам внутри стен может образоваться конденсат, пол или потолок отсыревать периодически. А влага заметно увеличивает теплопроводность материалов.

Теплопотери и их расчет на примере двухэтажного здания

Сравнение расходов на отопление зданий разной формы.

Итак, возьмем для примера небольшой домик с двумя этажами, утепленный по кругу. Коэффициент сопротивления теплопередаче у стен (R) при этом будет в среднем равен трем. Здесь учитывается то, что к основной стене уже прикреплена теплоизоляция из пеноплекса или из пенопласта, толщиной около 10 см. У пола данный показатель окажется чуть меньше, 2,5, так как утеплителя под отделочным материалом нет. Что касается кровельного покрытия, то здесь коэффициент сопротивления достигает 4,5-5 благодаря тому, что утеплен чердак с помощью стекловаты или минеральной ваты.

Кроме того, что вы определите то, насколько способны те или иные интерьерные элементы противиться естественному процессу улетучивания и охлаждения теплого воздуха, нужно будет определиться с тем, каким именно способом это происходит. Возможно несколько вариантов: испарение, излучение или конвекция. Помимо них, существуют и другие возможности, но к частному жилому помещению они не относятся. При этом, осуществляя расчеты теплопотерь в доме, не нужно будет учитывать, что время от времени температура внутри помещения может повышаться от того, что сквозь окно солнечные лучи нагреют воздух на несколько градусов. Не стоит в данном процессе ориентироваться еще и на то, что дом стоит в каком-то особом положении по отношению к сторонам света.

Для того чтобы определить то, насколько серьезными являются теплопотери, достаточно провести расчет данных показателей в самых населенных комнатах. Наиболее точный расчет предполагает следующее. Сначала нужно подсчитать общую площадь всех стен в комнате, затем из данной суммы нужно вычесть площадь всех расположенных в этой комнате окон и, учитывая площадь кровли и пола, рассчитать теплопотери. Это возможно осуществить с помощью формулы:

dQ=S*(t внутри — t уличная)/R

Так, например, если площадь стен у вас равна 200 кв. метрам, температура в помещении — 25ºС, а на улице — минус 20ºС, то стены потеряют приблизительно 3 киловатта тепла за каждый час. Аналогично осуществляется и расчет теплопотерь всех остальных составляющих. После этого их остается лишь суммировать и у вас получится, что комната с 1 окном потеряет в час около 14 киловатт тепла. Итак, это мероприятие производится до монтажа отопительной системы по специальной формуле.

Энергосберегающие стёкла

Для уменьшения теплоотдачи путем инфракрасного излучения разработаны энергосберегающие стекла. Часто их называют теплосберегающими, селективными, низкоэмиссионными. Это обозначает низкую теплопроводность, защиту от теплопотерь.

Тонированное стекло для окна

Качества достигаются тем, что для производства используются высококачественные листы, отливаемые в горизонтальные формы. По сравнению с вытягиваемыми из расплава вертикально, они более оптически чистые, однородные, прозрачные. После полировки лист помещают в камеру, где наносят тончайший слой оксида металла, полимерные соединения. По различию в нюансах изготовления, выделяют виды с “твердым”, “мягким” покрытиями.

Ударопрочное стекло для окна

К – стекло (твёрдое покрытие)

Материал с твердым покрытием называют К—стекло. Разработано первым, более дорогое в производстве. Слой металла наносится во время отлива листа. Используют соединения олова. Преимущество материала – защита от теплопотерь, высокая механическая прочность, стойкость металлического включения к износу. Можно применять в однокамерных пакетах.

Устройство 1—камерного и 2—камерного стеклопакетов

I—стекло (мягкое покрытие)

Отличается большей степенью снижения теплопотерь, дешевле. Минус — низкая прочность покрытия (соединения серебра, сложные органические полимеры). Материал используют в двухкамерных пакетах. Помещают в середину конструкции. I—стекло более распространено, чем его аналог — К—стекло.

Шумоизоляционное стекло для окна

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

Расчет заземления

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

Утепление крыши частного дома

Различают три вида крыш частного дома:

• плоская;
• скатная;
• мансардная.

При этом каждый из видов конструкции также имеет различные модификации – удлиненные свесы, одно- и двухскатные кровли и многое другое. При этом в зависимости от выбранного вида меняется и необходимый утеплительный материал и технология монтажа. Более того, не забывайте о том, что и утепление потолка в частном доме имеет свои особенности.

Существуют стандартные этапы работы при утеплении кровельной конструкции независимо от ее вида. Разберем их подробнее.

• При использовании минеральной ваты ее монтаж следует проводить таким образом, чтобы она не деформировалась и не касалась гидроизоляционного пласта. Как только процесс укладки закончен, вата должна отлежаться.
• Если выполняется утепление посредством наложения друг на друга нескольких слоев материала, нужно следить за тем, чтобы места стыков не совпадали. Поэтому каждый следующий слой настилают перпендикулярно предыдущему.
• При использовании пенопласта и подобных теплоизоляционных материалов листы почти невозможно уложить очень плотно, между ними всегда будут небольшие промежутки. Эти стыки необходимо заделать монтажной пеной.
• Также широкое применение нашел жидкий пенополиуретан (ППУ), который распыляют на полностью просушенные стропила и пространство между ними.
• Если теплоизоляция выполняется при помощи минеральной ваты, то после ее монтажа нужно уложить слой пароизоляции, лишь затем закрывать всё декоративным материалом. Если выбор владельца дома остановился на жидком ППУ или листовом материале на основе полистирола/полиуретана, то пароизоляцию делать необязательно. Но эксперты советуют не пренебрегать этим, особенно для мансардных конструкций.

Рассмотрим более подробно процесс проведения работ по теплоизоляции, который в основном зависит от типа крыши (плоской, скатной и мансардной).

Утепление скатной кровли

Обычно при установке скатной конструкции чердак в доме не утепляется и не имеет отопления, поскольку жильцы не ставят задачи превратить такое помещение в жилое. На чердаке теплоизоляционный материал укладывают только на пол. В случае с мансардной крышей утепление необходимо обязательно!

Конструкция скатной крыши представляет собой прочную основу, на которой создается качественный кровельный пирог. Из чего он состоит?

Чаще всего толщина всех слоев равна 20–30 см, но в упрощенном виде может доходить лишь до 15 см:

• внутренняя отделка подкровли;
• слой пароизоляционной пленки и утеплитель;
• гидроизоляция;
• деревянная обрешетка;
• кровельный материал.

Для утепления мансардных конструкций подойдут самые разные материалы. Наилучшим вариантом остается минеральная вата, плотность которой не менее 35 кг/м2

Чтобы обеспечить тщательное прилегание материала на стыках, необходимо разрезать листы очень точно, принимая во внимание допуск в 1 см. Монтаж минваты начинают от центра, продвигаясь к границам: пласт ваты кладут и слегка вжимают в межстропильное пространство

Если бруски несущей системы не очень толстые, то понадобится набить на них еще деревянные рейки, чтобы глубины ячеек хватило для укладки двух слоев минеральной ваты.

Утепление плоской кровли

Плоскую конструкцию редко используют при строительстве жилых помещений. Чаще всего с такой крышей сооружают сараи, беседки, дачные кухни и прочие хозяйственные помещения. Главной отличительной особенностью утепления подобной конструкции является то, что теплоизоляционный слой устанавливают с наружной части, в связи с чем кровельный пирог получается другим.

Как правило, основной слой плоской крыши выполнен из бетона. Однако если речь идет о готовом здании, на котором кровля уже смонтирована, скорее всего, это будет профилированный лист.

Теплоизоляция в данном случае проводится по следующему алгоритму:

• Во-первых, необходимо сделать цементную стяжку по всему перекрытию. Затем ее обрабатывают гидроизолирующим составом – обычно это смеси на основе битума. После проведенной подготовки укладывают паропроницаемую пленку.
• Утеплитель размещают после слоя пароизоляции. Важный момент – необходимо уложить теплоизоляционный материал таким образом, чтобы между ним и стенами оставался зазор примерно в полсантиметра. Стыки между листами утеплителя заделывают монтажной пеной, следом накладывают новый слой битумной гидроизоляции.
• Битумную смесь посыпают гравием, который затем нужно хорошенько втоптать в мастику.