Точное определение понятия точка росы с универсальными расчетами по формулам и калькулятору

Где будет находиться точка росы

Могут существовать три варианта конструкции стены: без утеплителя, с наружной и внутренней обшивкой. Рассмотрим, где может находиться точка росы в каждом из этих случаев?

  1. Конструкция без утеплителя, тогда точка росы расположена:
  • внутри стены ближе к наружной поверхности;
  • внутри стены смещена к внутренней поверхности;
  • на внутренней поверхности – внутри помещения стена будет оставаться мокрой на протяжении всего зимнего периода.

aae50ad6019917a430d69e0638e68390.jpg

2. Имеется наружный утеплитель, тогда точка росы находится:

  • внутри утеплителя – это говорит о том, что расчет точки росы и толщины утеплителя проведены правильно, и стена в помещении будет сухой;
  • любой из трех описанных случаев в пункте 1 – причиной является неправильный выбор утеплителя и его характеристики.

4ddda2ac3dc05d624ef3ff0c8235c4f6.jpg

3. Сделана внутренняя обшивка, то точка росы будет:

  • внутри стены ближе к утеплителю;
  • на внутренней поверхности стены под обшивкой;
  • в самом утеплителе.

5027ae0868571ea09f9354859d7a5c04.jpg

Из рассмотренного выше становится понятно, что расположение точки росы также зависит от таких характеристик ограждения, как температура и паропроницаемость. Большинство современных утеплителей практически не пропускает пар, поэтому рекомендуется наружная обшивка стен.

Если вы выбираете внутреннее утепление, то нужно соблюсти следующие условия, чтобы:

  • стена была сухой и теплой;
  • утеплитель имел хорошую паропроницаемость и небольшую толщину;
  • в здании функционировали вентиляция и отопление.

1f519d375fa126403f311f7508149c9f.jpg

Зная возможные зоны образования конденсата, т.е. место расположения точки росы, можно для определенных климатических зон подобрать такой вид и материал утепления, который не создаст условий для сырых стен внутри дома.

Существует мнение, что дом должен утепляться снаружи, а утеплитель по всем параметрам соответствовать ГОСТу. Тогда точка росы будет находиться внутри обшивки, то есть снаружи дома, и внутренние стены будут сухими в любой сезон. Именно поэтому наружное утепление выгоднее внутреннего.

Определение температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции окна, двери, витражи

Очень часто возникает вопрос о выборе того или иного оконного или дверного профиля для изготовления из них конструкций с последующей установкой  в жилые/общественные/со спец требованиями помещения. Чтобы ответить на этот вопрос, среди прочих равных условий, является необходимость определения при каких условиях на профиле со стороны отапливаемого помещения выпадет конденсат.

В СНиП II-3-79 “Строительная климатология” п. 2.11* есть формула как раз для данного случая.

Разберу на примере из жизни:

fb86791926467ba5fcb69a7d7d6bc5c5.gif

Далее,  ищем  допустимую относительную влажность внутреннего воздуха для помещений жилых зданий. Находим в том же СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий”  п.5.9.

Относительная влажность для нашего случая должна = 55%.

Далее осталось найти температуру точки росы для данной относительной влажности при расчетной температуре внутреннего воздуха. Ее можно взять из таблицы.

Итак: Tросы = 10,7 0С  — это означает что если в комнате + 20 0С  и влажность =55% то конденсат начнет образовываться на любой поверхности, температура которой = +10,7 0С или ниже.

Однако у нас расчетная температура на профиле уже ниже, и составляет +5,406 0С. К сожалению это означает что, при температуре на улице = -26 0С и в помещении +20 0С, температура внутренней поверхности профиля не дотягивает до нормируемой +10,7 0С, соответственно конденсат будет. И будет обильный.

Проводим проверку на соответствие нормативам

В  СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий”

п.5.10 “Температура внутренней поверхности конструктивных элементов остекления окон зданий (кроме производственных) должна быть не ниже плюс 3 °С, а непрозрачных элементов окон — не ниже температуры точки росы при расчетной температуре наружного воздуха в холодный период года, для производственных зданий — не ниже 0 °С.”

Это нам годится!

Расшифровка, — для алюминиевого профиля [конструктивные элементы остекления], температура внутренней поверхности должна быть не ниже +3 0С.

Сравниваем:  +5,406 0С >  +3 0С. Условие выполняется. Вот такая вот законная “лазейка” для установки окон из алюминиевого термоизолированного профиля а также из ПВХ-профиля.

da762dc5226392014308548b338a56b5.gif

59d68cebf7d665a9ec8348ffd8cf8943.gif

Как видно из рис.2 повышение приведенного сопротивления теплопередачи произошло в большей степени за счет установки двухкамерного стеклопакета (а также и  в меньшей за счет установки уплотнителей), в “узел”  КПТ-74 рама+створка. Технические характеристики стеклопакета:  толщина 36мм, формула: 4 – 12Ar – 4 – 12 Ar – 4И.

Как правило в во всех каталогах указывают приведенное сопротивление именно “связки” :

алюминиевый профиль+заполнение с высокими теплосберегающими свойствами. Однако данный показатель не отменяет выпадение конденсата на внутренней поверхности профиля.

Но зато согласно строй.нормативам,  данная система годится для остекления жилых зданий в большинстве регионов России.  Там где, требуемое приведенное сопротивление теплопередаче для светопрозрачных ограждающих конструкций (Roприв.) <= 0,68 м2 oС/Вт

 

Формула для расчета точки росы

Результат предоставлен в градусах Цельсия.

Формула корректна только для положительных температур.

Википедия пишет, что данная формула является приблизительной. Как бы там не было, но в нормативном документе СП 23-101-2004 “Проектирование тепловой защиты зданий”, есть Приложение Р (справочное). “Температуры точки росы…” где для Т = 20 °C и относит. влажности воздуха в 55%, точка росы (Тр)составит 10,69 °C.

Произведу расчет по данной формуле и сверюсь с результатом в данном Приложении.

827e275542146a1453cf49196d979ea5.jpg

Результат полученный с помощью формулы: 10,67 °C

Табличное значение: 10,69  °C

10,69  °C — 10,67  °C = 0,02  °C

Расхождение в две сотых градуса настолько не существенно, что им можно пренебречь.

Данной формулой можно пользоваться.

Понятие о точке росы

Точка росы – это температура, при которой происходит выпадение или конденсация влаги из воздуха, до этого находящейся в нем в парообразном состоянии. Другими словами, точка росы в строительстве – это граница перехода от пониженной температуры воздуха снаружи ограждающих конструкций к теплой температуре внутренних обогреваемых помещений, где возможно появление влаги, расположение ее зависит от используемых материалов, их толщины и  характеристик, места размещения утепляющего слоя и его свойств.

f1ede52262b608119b2b31e87d20f707.jpg

Точка росы в стене без утепления

Рекомендуем ознакомиться

В нормативном документе СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» ( Москва, 2004 г.) и СНиП 23-02 «Тепловая защита зданий» регламентируются условия, касающиеся учета и величины точки росы:

«6.2 В СНиП 23-02 установлены три обязательных взаимно связанных нормируемых показателя по тепловой защите здания, основанные на:

«а» – нормируемых значениях сопротивления теплопередаче для отдельных ограждающих конструкций тепловой защиты здания;

«б» – нормируемых величинах температурного перепада между температурами внутреннего воздуха и на поверхности ограждающей конструкции и температурой на внутренней поверхности ограждающей конструкции выше температуры точки росы;

«в» – нормируемом удельном показателе расхода тепловой энергии на отопление, позволяющем варьировать величинами теплозащитных свойств ограждающих конструкций с учетом выбора систем поддержания нормируемых параметров микроклимата.

Требования СНиП 23-02 будут выполнены, если при проектировании жилых и общественных зданий будут соблюдены требования показателей групп «а» и «б» либо «б» и «в».

Конденсация водяных паров легче всего происходит на какой-то поверхности, однако влага может появляться и внутри толщи конструкций. Применительно к конструкции стен: в том случае, когда точка росы расположена близко или непосредственно на внутренней поверхности, при определенных температурных условиях в холодное время года на поверхностях будет неизбежно выпадать конденсат. Если ограждающие конструкции недостаточно утеплены или сооружены вообще без устройства дополнительного утепляющего слоя, то точка росы всегда будет расположена ближе к внутренним поверхностям помещений.

Появление влаги на поверхностях конструкций чревато неприятными последствиями – это создает благоприятную среду для размножения микроорганизмов, таких как грибок и плесень, споры которых всегда присутствуют в воздухе. Для того чтобы избежать этих негативных явлений, необходимо правильно рассчитать толщину всех элементов, входящих в состав ограждающих конструкций, в том числе рассчитать точку росы.

Согласно указаниям нормативного документа СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» (Москва, 2004 г.):

«5.2.3 Температура внутренних поверхностей наружных ограждений здания, где имеются теплопроводные включения (диафрагмы, сквозные включения цементно-песчаного раствора или бетона, межпанельные стыки, жесткие соединения и гибкие связи в многослойных панелях, оконные обрамления и т. д.), в углах и на оконных откосах не должна быть ниже, чем температура точки росы воздуха внутри здания…».

Если температура поверхности стены внутри помещений или оконных блоков будет ниже, чем расчетная величина точки росы, то конденсат с большой вероятностью будет появляться в холодное время года, когда температура наружного воздуха понизится до отрицательных значений.

Решение задачи – как найти точку росы, ее физической величины, является одним из критериев обеспечения требуемой защиты зданий от потерь тепла и поддержания нормальных параметров микроклимата в помещениях, согласно с условиями СНиП и санитарно-гигиенических нормативов.

,

ТепловÑе пÑоÑеÑÑÑ ÑоÑоÑо коÑÑелиÑÑÑÑ Ñ ÑлекÑÑоÑеÑниÑеÑкими: в Ñоли напÑÑÐ¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð²ÑÑÑÑÐ¿Ð°ÐµÑ ÑазниÑа ÑемпеÑаÑÑÑ, Ñепловой поÑок можно ÑаÑÑмаÑÑиваÑÑ ÐºÐ°Ðº ÑÐ¸Ð»Ñ Ñока, Ð½Ñ Ð° Ð´Ð»Ñ ÑопÑоÑÐ¸Ð²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð´Ð°Ð¶Ðµ Ñвоего ÑеÑмина пÑидÑмÑваÑÑ Ð½Ðµ нÑжно. Также в Ð¿Ð¾Ð»Ð½Ð¾Ð¹ ÑÑепени ÑпÑаведливо и Ð¿Ð¾Ð½ÑÑие наименÑÑего ÑопÑоÑивлениÑ, ÑигÑÑиÑÑÑÑего в ÑеплоÑеÑнике как моÑÑики Ñолода.

ÐÑли ÑаÑÑмаÑÑиваÑÑ Ð¿ÑоизволÑнÑй маÑеÑиал в ÑазÑезе, доÑÑаÑоÑно легко ÑÑÑановиÑÑ Ð¿ÑÑÑ Ñеплового поÑока как на микÑо-, Ñак и Ð½Ð° макÑоÑÑовне. РкаÑеÑÑве пеÑвой модели пÑимем беÑоннÑÑ ÑÑенÑ, в ÐºÐ¾ÑоÑой по ÑеÑнологиÑеÑкой необÑодимоÑÑи вÑÐ¿Ð¾Ð»Ð½ÐµÐ½Ñ ÑквознÑе кÑÐµÐ¿Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ ÑÑалÑнÑми ÑÑеÑжнÑми пÑоизволÑного ÑеÑениÑ. СÑÐ°Ð»Ñ Ð¿ÑÐ¾Ð²Ð¾Ð´Ð¸Ñ Ñепло неÑколÑко лÑÑÑе беÑона, поÑÑÐ¾Ð¼Ñ Ð¼Ñ Ð¼Ð¾Ð¶ÐµÐ¼ вÑделиÑÑ ÑÑи оÑновнÑÑ ÑепловÑÑ Ð¿Ð¾Ñока:

  • ÑеÑез ÑолÑÑ Ð±ÐµÑона
  • ÑеÑез ÑÑалÑнÑе ÑÑеÑжни
  • Ð¾Ñ ÑÑалÑнÑÑ ÑÑеÑжней к Ð±ÐµÑонÑ

04aa21031ac596cc02e858637a69e4b9.jpgТеплопоÑеÑи ÑеÑез моÑÑики Ñолода в беÑоне

ÐÐ¾Ð´ÐµÐ»Ñ Ð¿Ð¾Ñледнего Ñеплового поÑока наиболее занимаÑелÑна. ÐоÑколÑÐºÑ ÑÑалÑной ÑÑеÑÐ¶ÐµÐ½Ñ Ð¿ÑогÑеваеÑÑÑ Ð±ÑÑÑÑее, Ñо ближе к Ð½Ð°ÑÑжной ÑаÑÑи ÑÑÐµÐ½Ñ Ð±ÑÐ´ÐµÑ Ð½Ð°Ð±Ð»ÑдаÑÑÑÑ ÑазниÑа ÑемпеÑаÑÑÑ Ð´Ð²ÑÑ Ð¼Ð°ÑеÑиалов. Таким обÑазом, ÑÑÐ°Ð»Ñ Ð½Ðµ ÑолÑко «Ð¿ÐµÑекаÑиваеѻ Ñепло наÑÑÐ¶Ñ Ñама по Ñебе, она Ñакже ÑвелиÑÐ¸Ð²Ð°ÐµÑ ÑепловÑÑ Ð¿ÑоводимоÑÑÑ Ð¿ÑилегаÑÑÐ¸Ñ Ðº Ð½ÐµÐ¹ маÑÑ Ð±ÐµÑона.

РпоÑиÑÑÑÑ ÑÑÐµÐ´Ð°Ñ ÑепловÑе пÑоÑеÑÑÑ Ð¿ÑоÑекаÑÑ Ð¿Ð¾Ñожим обÑазом. ÐÑакÑиÑеÑки вÑе ÑÑÑоиÑелÑнÑе маÑеÑÐ¸Ð°Ð»Ñ ÑоÑÑоÑÑ Ð¸Ð· ÑазвеÑвлÑнной паÑÑÐ¸Ð½Ñ ÑвÑÑдого веÑеÑÑва, пÑоÑÑÑанÑÑво Ð¼ÐµÐ¶Ð´Ñ ÐºÐ¾ÑоÑÑм заполнено воздÑÑом. Таким обÑазом, оÑновнÑм пÑоводником Ñепла ÑлÑÐ¶Ð¸Ñ ÑвÑÑдÑй, плоÑнÑй маÑеÑиал, но за ÑÑÑÑ Ñложной ÑÑÑÑкÑÑÑÑ Ð¿ÑÑÑ, по коÑоÑÐ¾Ð¼Ñ ÑаÑпÑоÑÑÑанÑеÑÑÑ ÑеплоÑа, оказÑваеÑÑÑ Ð±Ð¾Ð»ÑÑе попеÑеÑного ÑеÑениÑ. Таким обÑазом, вÑоÑой ÑакÑоÑ, опÑеделÑÑÑий ÑеÑмиÑеÑкое ÑопÑоÑивление, ÑÑо неодноÑодноÑÑÑ ÐºÐ°Ð¶Ð´Ð¾Ð³Ð¾ ÑÐ»Ð¾Ñ Ð¸ Ð¾Ð³ÑаждаÑÑей конÑÑÑÑкÑии в Ñелом.

3c3cabe83f41413cd901e7a0f1b8cb47.jpgУменÑÑение ÑеплопоÑеÑÑ Ð¸ ÑмеÑение ÑоÑки ÑоÑÑ Ð² ÑÑеплиÑелѠ пÑи наÑÑжном ÑÑеплении ÑÑенÑ

ТÑеÑÑим ÑакÑоÑом, влиÑÑÑим на ÑеплопÑоводноÑÑÑ, Ð¼Ñ Ð¼Ð¾Ð¶ÐµÐ¼ назваÑÑ Ð½Ð°ÐºÐ¾Ð¿Ð»ÐµÐ½Ð¸Ðµ влаги в Ð¿Ð¾ÑаÑ. Ðода Ð¸Ð¼ÐµÐµÑ ÑеÑмиÑеÑкое ÑопÑоÑивление в 20–25 Ñаз ниже, Ñем ѠвоздÑÑа, Ñаким обÑазом, еÑли она наполнÑÐµÑ Ð¿Ð¾ÑÑ, в Ñелом ÑеплопÑоводноÑÑÑ Ð¼Ð°ÑеÑиала ÑÑановиÑÑÑ Ð´Ð°Ð¶Ðµ вÑÑе, Ñем еÑли Ð±Ñ Ð¿Ð¾Ñ Ð²Ð¾Ð¾Ð±Ñе не бÑло. ÐÑи замеÑзании Ð²Ð¾Ð´Ñ ÑиÑÑаÑÐ¸Ñ ÑÑановиÑÑÑ ÐµÑÑ ÑÑже: ÑеплопÑоводноÑÑÑ Ð¼Ð¾Ð¶ÐµÑ Ð²Ð¾Ð·ÑаÑÑи до 80 Ñаз. ÐÑÑоÑником влаги, как пÑавило, ÑлÑÐ¶Ð¸Ñ ÐºÐ¾Ð¼Ð½Ð°ÑнÑй воздÑÑ Ð¸ Ð°ÑмоÑÑеÑнÑе оÑадки. СооÑвеÑÑÑвенно, ÑÑи оÑновнÑÑ Ð¼ÐµÑода боÑÑÐ±Ñ Ñ Ñаким Ñвлением — ÑÑо наÑÑÐ¶Ð½Ð°Ñ Ð³Ð¸Ð´ÑоизолÑÑÐ¸Ñ ÑÑен, иÑполÑзование паÑозаÑиÑÑ Ð¸ ÑаÑÑÑÑ Ð²Ð»Ð°Ð³Ð¾Ð½Ð°ÐºÐ¾Ð¿Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ, коÑоÑÑй обÑзаÑелÑно пÑоизводиÑÑÑ Ð¿Ð°ÑаллелÑно пÑогнозиÑÐ¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ ÑеплопоÑеÑÑ.

Точка росы и паропроницаемость конструкций

При проектировании ограждающих конструкций, обеспечении нормативной тепловой защиты помещений большое значение имеет учет паропроницаемости материалов. Величина паропроницаемости зависит от объема водяных паров, которые может пропустить данный материал в единицу времени. Практически все материалы, используемые в современном строительстве, – бетон, кирпич, древесина и многие другие – имеют мелкие поры, через которые может циркулировать воздух, несущий водяные пары. Поэтому проектировщики, разрабатывая  ограждающие конструкции и подбирая материалы для их сооружения, обязательно учитывают паропроницаемость. При этом должны соблюдаться три принципа:

  • не должно быть препятствий для удаления влаги в случае ее конденсации на одной из поверхностей или внутри материала;
  • паропроницаемость ограждающих конструкций должна увеличиваться со стороны внутренних помещений наружу;
  • тепловое сопротивление материалов, из которых сооружаются наружные стены, также должно возрастать по направлению к внешней стороне.

Схема паропроницаемости стен

На схеме мы видим правильный состав конструкции наружных стен, обеспечивающий нормативную тепловую защиту внутренних помещений и удаление влаги из материалов при ее конденсации на поверхностях или внутри толщи стены.

Указанные выше принципы нарушаются при внутреннем утеплении, поэтому такой способ тепловой защиты рекомендуется только в крайнем случае.

Все современные конструкции наружных стен базируются на этих принципах. Однако некоторые утеплители, которые включают в состав конструкции стен, обладают почти нулевой паропроницаемостью. Например, пенополистирол, имеющий замкнутую ячеистую структуру, не пропускает воздух и, соответственно, водяные пары

В этом случае особенно важно точно рассчитать толщину конструкции и утеплителя таким образом, чтобы граница образования конденсата находилась в пределах утеплителя.

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.

f35f81e4941e1f9bcf45db1aa6c4b369.jpg

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.

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.

Пример расчета теплопотерь дома

e0834ca1681a49cd39af96c36fea7087.jpgРассчитаем 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)

411ad98bc62126bc1ed90b82ca385679.jpgТермическое 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.

e334854c664f3f37824df8b4b7bb7bd6.jpg

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

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.

Qв = (700 * 1 / 3600) * 1,2047 * 1005 * (23 – (-5)) =6592 Вт.

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.

ÐÑоÑÑейÑий ÑпоÑоб ÑÑÑановиÑÑ ÑÐ°Ð·Ð¼ÐµÑ ÑепловÑÑ Ð¿Ð¾ÑеÑÑ Ð·Ð´Ð°Ð½Ð¸Ñ — ÑÑммиÑоваÑÑ Ð·Ð½Ð°ÑÐµÐ½Ð¸Ñ Ñеплового поÑока ÑеÑез конÑÑÑÑкÑии, коÑоÑÑми ÑÑо здание обÑазовано. Ð¢Ð°ÐºÐ°Ñ Ð¼ÐµÑодика полноÑÑÑÑ ÑÑиÑÑÐ²Ð°ÐµÑ ÑазниÑÑ Ð² ÑÑÑÑкÑÑÑе ÑазлиÑнÑÑ Ð¼Ð°ÑеÑиалов, а Ñакже ÑпеÑиÑÐ¸ÐºÑ Ñеплового поÑока ÑÐºÐ²Ð¾Ð·Ñ Ð½Ð¸Ñ Ð¸ Ð² ÑÐ·Ð»Ð°Ñ Ð¿ÑимÑÐºÐ°Ð½Ð¸Ñ Ð¾Ð´Ð½Ð¾Ð¹ плоÑкоÑÑи к Ð´ÑÑгой. Такой диÑоÑомиÑеÑкий подÑод ÑилÑно ÑпÑоÑÐ°ÐµÑ Ð·Ð°Ð´Ð°ÑÑ, Ð²ÐµÐ´Ñ ÑазнÑе огÑаждаÑÑие конÑÑÑÑкÑии могÑÑ ÑÑÑеÑÑвенно оÑлиÑаÑÑÑÑ Ð² ÑÑÑÑойÑÑве ÑиÑÑем ÑеплозаÑиÑÑ. СооÑвеÑÑÑвенно, пÑи ÑазделÑном иÑÑледовании опÑеделиÑÑ ÑÑÐ¼Ð¼Ñ ÑеплопоÑеÑÑ Ð¿ÑоÑе, Ð²ÐµÐ´Ñ Ð´Ð»Ñ ÑÑого пÑедÑÑмоÑÑÐµÐ½Ñ ÑазлиÑнÑе ÑпоÑÐ¾Ð±Ñ Ð²ÑÑиÑлений:

  • ÐÐ»Ñ ÑÑен ÑÑеÑки ÑеплоÑÑ ÐºÐ¾Ð»Ð¸ÑеÑÑвенно ÑÐ°Ð²Ð½Ñ Ð¾Ð±Ñей плоÑади, Ñмноженной на оÑноÑение ÑазниÑÑ ÑемпеÑаÑÑÑ Ðº ÑÐµÐ¿Ð»Ð¾Ð²Ð¾Ð¼Ñ ÑопÑоÑивлениÑ. ÐÑи ÑÑом обÑзаÑелÑно беÑÑÑÑÑ Ð²Ð¾ внимание оÑиенÑаÑÐ¸Ñ ÑÑен по ÑÑоÑонам ÑвеÑа Ð´Ð»Ñ ÑÑÑÑа Ð¸Ñ Ð½Ð°Ð³Ñева в Ð´Ð½ÐµÐ²Ð½Ð¾Ðµ вÑемÑ, а Ñакже пÑодÑваемоÑÑÑ ÑÑÑоиÑелÑнÑÑ ÐºÐ¾Ð½ÑÑÑÑкÑий.
  • ÐÐ»Ñ Ð¿ÐµÑекÑÑÑий меÑодика Ñа же, но пÑи ÑÑом ÑÑиÑÑваеÑÑÑ Ð½Ð°Ð»Ð¸Ñие ÑеÑдаÑного помеÑÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¸ Ñежим его ÑкÑплÑаÑаÑии. Также за комнаÑнÑÑ ÑемпеÑаÑÑÑÑ Ð¿ÑинимаеÑÑÑ Ð·Ð½Ð°Ñение на 3–5 °Ð¡ вÑÑе, ÑаÑÑÑÑÐ½Ð°Ñ Ð²Ð»Ð°Ð¶Ð½Ð¾ÑÑÑ Ñоже ÑвелиÑена на 5–10%.
  • ТеплопоÑеÑи ÑеÑез пол ÑаÑÑÑиÑÑваÑÑ Ð·Ð¾Ð½Ð°Ð»Ñно, опиÑÑÐ²Ð°Ñ Ð¿Ð¾ÑÑа по пеÑимеÑÑÑ Ð·Ð´Ð°Ð½Ð¸Ñ. СвÑзано ÑÑо Ñ Ñем, ÑÑо ÑемпеÑаÑÑÑа гÑÑнÑа под полом вÑÑе Ñ ÑенÑÑа Ð·Ð´Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾ ÑÑÐ°Ð²Ð½ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñ ÑÑндаменÑной ÑаÑÑÑÑ.
  • Тепловой поÑок ÑеÑез оÑÑекление опÑеделÑеÑÑÑ Ð¿Ð°ÑпоÑÑнÑми даннÑми окон, Ñакже нÑжно ÑÑиÑÑваÑÑ Ñип пÑимÑÐºÐ°Ð½Ð¸Ñ Ð¾ÐºÐ¾Ð½ к ÑÑенам и Ð³Ð»ÑÐ±Ð¸Ð½Ñ Ð¾ÑкоÑов.

Q = S · (ΔT / Rt)

где:

  • Q —ÑепловÑе поÑеÑи, ÐÑ;
  • S — плоÑÐ°Ð´Ñ ÑÑен, м2;
  • ΔT — ÑазниÑа ÑемпеÑаÑÑÑ Ð²Ð½ÑÑÑи и ÑнаÑÑжи помеÑениÑ, ° С;
  • Rt — ÑопÑоÑивление ÑеплопеÑедаÑе, м2·°Ð¡/ÐÑ.

Разновидности теплопотерь

Авторы многих статей сводят расчет теплопотерь к одному простому действию: предлагается умножить площадь отапливаемого помещения на 100 Вт. Единственное условие, которое при этом выдвигается, относится к высоте потолка — она должна составлять 2,5 м (при других значениях предлагается вводить поправочный коэффициент).

На самом деле такой расчет является настолько приблизительным, что полученные с его помощью цифры можно смело приравнивать к «взятым с потолка». Ведь на удельную величину теплопотерь влияет целый ряд факторов: материал ограждающих конструкций, наружная температура, площадь и тип остекления, кратность воздухообмена и пр.

696668b22003c0f8c768ca16a645fdfd.jpg

Теплопотери дома

Более того, даже для домов с различной отапливаемой площадью при прочих равных условиях ее значение будет разным: в маленьком доме — больше, в большом — меньше. Так проявляется закон квадрата-куба.

Поэтому владельцу дома крайне важно освоить более точную методику определения теплопотерь. Такой навык позволит не только подобрать отопительное оборудование с оптимальной мощностью, но и оценить, к примеру, экономический эффект от утепления

В частности, можно будет понять, превзойдет ли срок службы теплоизолятора период его окупаемости.

Первое, что необходимо сделать исполнителю — разложить общие теплопотери на три составляющие:

  • потери через ограждающие конструкции;
  • обусловленные работой вентиляционной системы;
  • связанные со сбросом нагретой воды в канализацию.

Рассмотрим каждую из разновидностей подробно.

Потери тепла через полы

Потери тепла через полы рассчитываются по той же формуле:
Qпола = kпола * Fпола (tвн — tнар),
где Qпола — теплопотери, Вт;
kпола — коэффициент теплопередачи пола, Вт/(м2*град.C);
Fпола — площадь пола;
tвн — температура воздуха внутри, град. C; можно принимать 20 град.С

tнар — температура воздуха/грунта снаружи, град. C; можно принимать 5 град.С

Пол над грунтом

Если пол находится на лагах, над неотапливаемым подвалом, kпола рассчитывается по формуле:
1a82e3ef3a159dce8163a6d513cd2d2f.jpgгде k — коэффициент теплопередачи пола, Вт/(м2*град.C);
d1 — толщина первого слоя пола (например, бетон), м;
λ1 — коэффициент теплопроводности первого слоя пола, Вт/(м*K); дает производитель материала, или можно взять по таблице коэффициентов теплопроводности

d2 — толщина второго слоя пола (например, пенополистирол), м;
λ2 — коэффициент теплопроводности второго слоя пола, Вт/(м*K); по принципу λ1.

dn, λn — если есть еще слои — по принципу d1 и λ1;
αвн — коэффициент теплоотдачи от внутреннего воздуха к полу; принимаем равным 6.

αнар — коэффициент теплоотдачи от пола к наружному воздуху/грунту. см. ниже

Под поломα, Вт/(кв.м.*град.C)
холодный подвал, сообщающийся с наружным воздухом17
неотапливаемые подвалы со световыми проемами в стенах12
неотапливаемые подвалы без световых проемов в стенах выше уровня земли, технические подполья ниже уровня земли6

Пол на грунте

c6274435b2e6e023eee765d921004fb4.jpgЕсли пол расположен непосредственно на грунте, то kпола рассчитывается по формуле:

85df67df3a6583eaef3a1477eb77b249.jpg,
где d — толщина утепляющего слоя, м;
λ — коэффициент теплопроводности утепляющего слоя, Вт/(м2*град.C);
Rc по зонам шириной 2 м, параллельным наружным стенам, принимаем равным 2,1 для 1-й зоны; 4,3 для 2-й зоны; 8,6 для 3-й зоны и 14,2 для оставшейся площади.

РазлиÑнÑе облаÑÑи Ñизики имеÑÑ Ð¼Ð½Ð¾Ð³Ð¾ ÑÑожего в Ð¾Ð¿Ð¸Ñании Ñвлений, коÑоÑÑе ими изÑÑаÑÑÑÑ. Так и Ð² ÑеплоÑеÑнике: пÑинÑипÑ, опиÑÑваÑÑие ÑеÑмодинамиÑеÑкие ÑиÑÑемÑ, наглÑдно пеÑекликаÑÑÑÑ Ñ Ð¾Ñновами ÑлекÑÑомагнеÑизма, гидÑодинамики и ÐºÐ»Ð°ÑÑиÑеÑкой меÑаники. РконÑе конÑов, ÑеÑÑ Ð¸Ð´ÑÑ Ð¾Ð± опиÑании одного и Ñого же миÑа, поÑÑÐ¾Ð¼Ñ Ð½Ðµ ÑдивиÑелÑно, ÑÑо модели ÑизиÑеÑÐºÐ¸Ñ Ð¿ÑоÑеÑÑов ÑаÑакÑеÑизÑÑÑÑÑ Ð½ÐµÐºÐ¾ÑоÑÑми обÑими ÑеÑÑами во Ð¼Ð½Ð¾Ð³Ð¸Ñ Ð¾Ð±Ð»Ð°ÑÑÑÑ Ð¸ÑÑледований.

СÑÑÑ ÑепловÑÑ Ñвлений понÑÑÑ Ð»ÐµÐ³ÐºÐ¾. ТемпеÑаÑÑÑа Ñела или ÑÑÐµÐ¿ÐµÐ½Ñ ÐµÐ³Ð¾ нагÑева еÑÑÑ Ð½Ðµ ÑÑо иное, как меÑа инÑенÑивноÑÑи колебаний ÑлеменÑаÑнÑÑ ÑаÑÑиÑ, из коÑоÑÑÑ ÑÑо Ñело ÑоÑÑоиÑ. ÐÑевидно, ÑÑо пÑи ÑÑолкновении двÑÑ ÑаÑÑÐ¸Ñ Ñа, ѠкоÑоÑой ÑнеÑгеÑиÑеÑкий ÑÑÐ¾Ð²ÐµÐ½Ñ Ð²ÑÑе, бÑÐ´ÐµÑ Ð¿ÐµÑедаваÑÑ ÑнеÑÐ³Ð¸Ñ ÑаÑÑиÑе ѠменÑÑей ÑнеÑгией, но никогда наобоÑоÑ. Ðднако ÑÑо не единÑÑвеннÑй пÑÑÑ Ð¾Ð±Ð¼ÐµÐ½Ð° ÑнеÑгией, пеÑедаÑа возможна Ñакже поÑÑедÑÑвом кванÑов Ñеплового излÑÑениÑ. ÐÑи ÑÑом базовÑй пÑинÑип обÑзаÑелÑно ÑоÑÑанÑеÑÑÑ: кванÑ, излÑÑеннÑй менее нагÑеÑÑм аÑомом, не в ÑоÑÑоÑнии пеÑедаÑÑ ÑнеÑÐ³Ð¸Ñ Ð±Ð¾Ð»ÐµÐµ гоÑÑÑей ÑлеменÑаÑной ÑаÑÑиÑе. Ðн попÑоÑÑÑ Ð¾ÑÑажаеÑÑÑ Ð¾Ñ Ð½ÐµÑ Ð¸ Ð»Ð¸Ð±Ð¾ пÑÐ¾Ð¿Ð°Ð´Ð°ÐµÑ Ð±ÐµÑÑледно, либо пеÑедаÑÑ ÑÐ²Ð¾Ñ ÑнеÑÐ³Ð¸Ñ Ð´ÑÑÐ³Ð¾Ð¼Ñ Ð°ÑÐ¾Ð¼Ñ Ñ Ð¼ÐµÐ½ÑÑей ÑнеÑгией.

fab3565a6b63ee6747bb07853f9beaf6.png

ТеÑмодинамика ÑоÑоÑа Ñем, ÑÑо пÑоиÑÑодÑÑие в Ð½ÐµÐ¹ пÑоÑеÑÑÑ Ð°Ð±ÑолÑÑно наглÑÐ´Ð½Ñ Ð¸ Ð¼Ð¾Ð³ÑÑ Ð¸Ð½ÑеÑпÑеÑиÑоваÑÑÑÑ Ð¿Ð¾Ð´ видом ÑазлиÑнÑÑ Ð¼Ð¾Ð´ÐµÐ»ÐµÐ¹. Ðлавное — ÑоблÑдаÑÑ Ð±Ð°Ð·Ð¾Ð²Ñе поÑÑÑлаÑÑ, Ñакие как закон пеÑедаÑи ÑнеÑгии и ÑеÑмодинамиÑеÑкого ÑавновеÑиÑ. Так ÑÑо еÑли ваÑе пÑедÑÑавление ÑооÑвеÑÑÑвÑÐµÑ ÑÑим пÑавилам, Ð²Ñ Ð»ÐµÐ³ÐºÐ¾ поймÑÑе меÑÐ¾Ð´Ð¸ÐºÑ ÑеплоÑеÑниÑеÑÐºÐ¸Ñ ÑаÑÑÑÑов Ð¾Ñ Ð¸ Ð´Ð¾.

Особенности внутреннего и наружного утепления стен

Наиболее эффективным вариантом утепления считается сочетание внутреннего и наружного утепления, но при соблюдении ряда важных моментов.

При утеплении всех стен дома изнутри, ограждающая конструкция не способна аккумулировать тепло, что впоследствии может привести к образованию различных грибков. Это связано с тем, что между внутренней стеной и слоем теплоизоляции будет образовываться конденсат. Недостатком только лишь внутреннего утепления является то, что сама стена здания будет расположена в зоне более низкой температуры, и все также будет подвергаться влиянию негативных атмосферных явлений.

Все эти моменты отсутствуют при утеплении дома с наружной стороны. Кроме того, устройство теплоизолирующей конструкции снаружи предотвращает отрицательное влияние окружающей среды, а это, в свою очередь, предотвращает появление грибка и продлевает срок эксплуатации самого здания. Для домов с маленькой площадью внешнее утепление экономит и без того небольшую жилую площадь. Единственным минусом утепления дома с внешней стороны является сезонность проведения работ, так как в зимнее время невозможно, да и не рекомендуется, проводить такие работы.

При сочетании двух методов утепления, то есть и внутреннего и наружного, важно знать и соблюдать некоторые пропорции. Каждый используемый для утепления зданий материал имеет свой определенный коэффициент термического сопротивления, и для наружного утепления используют материалы с большим показателем (в три раза)

Важным моментом при защите здания от скопления конденсата является правильное расположение теплоизолирующего материала. С наружной стороны на охлаждаемой поверхности располагают пористые материалы, которые легко пропускают водяной пар, а с внутренней стороны укладывают более плотный материал. Это позволит конденсату свободно испаряться, и при этом все тепло останется в доме.

Пример 2

Комната под крышей (мансарда)

178269b3d01f1372cc4b24c0bb5ae33a.gif
 

 

Характеристики комнаты:

  • этаж верхний.
  • площадь 16 м2 (3.8х4.2).
  • высота потолка 2.4 м.
  • наружные стены; два ската крыши (шифер, сплошная обрешетка. 10 саниметров минваты, вагонка). фронтоны (брус толщиной 10 саниметров обшитый вагонкой) и боковые перегородки (каркасная стена с керамзитовым заполнением 10 саниметров).
  • окна – 4 (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.

 

Далее рассчитываем площади теплоотдающих поверхностей.

  • Площадь торцевых наружных стен за вычетом окон: Sторц.стен = 2х(2.4х3.8-0.9х0.6-2х1.6х0.8) = 12 м2
  • Площадь скатов крыши, ограничивающих комнату: Sскатов.стен = 2х1.0х4.2 = 8.4 м2
  • Площадь боковых перегородок: Sбок.перегор = 2х1.5х4.2 = 12.6 м2
  • Площадь окон: Sокон = 4х1.6х1.0 = 6.4 м2
  • Площадь потолка: Sпотолка = 2.6х4.2 = 10.92 м2

 

Далее рассчитаем тепловые потери этих поверхностей, при этом необходимо учесть, что через пол в данном случае тепло не будет уходить, так как внизу расположено теплое помещение. Теплопотери для стен рассчитываем как для угловых помещений, а для потолка и боковых перегородок вводим 70-процентный коэффициент, так как за ними располагаются неотапливаемые помещения.

  • Qторц.стен = 12х89 = 1068 Вт.
  • Qскатов.стен = 8.4х142 = 1193 Вт.
  • Qбок.перегор = 12.6х126х0.7 = 1111 Вт.
  • Qокон = 6.4х135 = 864 Вт.
  • Qпотолка = 10.92х35х0.7 = 268 Вт.

 

Суммарные теплопотери комнаты составят: Qсуммарные = 4504 Вт.

Как мы видим, теплая комната 1 этажа теряет (либо потребляет) значительно меньше тепла, чем мансардная комната с тонкими стенками и большой площадью остекления.

Чтобы данное помещение сделать пригодным для зимнего проживания, необходимо в первую очередь утеплять стены, боковые перегородки и окна.

Любая ограждающая поверхность может быть представлена в виде многослойной стены, каждый слой которой имеет собственное тепловое сопротивление и собственное сопротивление прохождению воздуха. Суммировав тепловое сопротивление всех слоев, мы получим тепловое сопротивление всей стены. Также ели просуммировать сопротивление прохождению воздуха всех слоев, можно понять, как дышит стена. Самая лучшая стена из бруса должна быть эквивалентна стене из бруса толщиной 15 – 20 антиметров. Приведенная далее  таблица поможет в этом.

 

Таблица сопротивления теплопередаче и прохождению воздуха различных материалов ΔT=40 °С (Тнар.=–20 °С. Твнутр.=20 °С.)

 
Слой стены

Толщина
слоя
стены
(см)

Сопротивление
теплопередаче слоя стены

Сопротивл.
Воздухопро­
ницаемости
эквивалентно
брусовой стене
толщиной
(см)

Ro.68bd41c8ed36ed28eb9c0cdc3752048a.gif

Эквивалент
кирпичной
кладке
толщиной
(см)

Кирпичная кладка из обычного
глиняного кирпича толщиной:

12 сантиметров
25 сантиметров
50 сантиметров
75 сантиметров

12
25
50
75

0.15
0.3
0.65
1.0

12
25
50
75

6
12
24
36

Кладка из керамзитобетонных блоков
толщиной 39 см с плотностью:

1000 кг / м3
1400 кг / м3
1800 кг / м3

39
 

1.0
0.65
0.45

75
50
34

17
23
26

Пено- газобетон толщиной 30 см
плотностью:

300 кг / м3
500 кг / м3
800 кг / м3

30
 

2.5
1.5
0.9

190
110
70

7
10
13

Брусовал стена толщиной (сосна)

10 сантиметров
15 сантиметров
20 сантиметров

10
15
20

0.6
0.9
1.2

45
68
90

10
15
20

 

 

Для полной картины теплопотерь всего помещения нужно учитывать

  1. Потери тепла через контакт фундамента с мерзлым грунтом,  как правило принимают 15% от потерь тепла через стены первого этажа (с учетом сложности расчета).
  2. Потери тепла, которые связаны с вентиляцией. Данные 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 объём свежего воздуха. Таким образом, потери которые связаны с вентиляцией будут составлять немного меньше чем сумма теплопотерь приходящиеся на ограждающие конструкции. Выходит, что теплопотери через стены и остекление составляет только 40%, а теплопотери на вентиляцию 50%. В европейских нормах вентиляции и утепления стен, соотношение теплопотерь составляют 30% и 60%.
  3. Если стена «дышит», как стена из бруса или бревна толщиной 15 – 20 сантиметров то происходит возврат тепла. Это позволяет снизить тепловые потери на 30%. поэтому полученную при расчете величину теплового сопротивления стены необходимо умножить на 1.3 (или соответственно уменьшить теплопотери).

Суммировав все теплопотери дома, Вы сможете понять какой мощности котел и отопительные приборы необходимы для комфортного обогрева дома в самые холодные и ветряные дни. Также, подобные расчеты покажут, где «слабое звено» и как его исключить с помощью дополнительной изоляции.

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— 50+ 5+ 10
Плотность, кг/м31,4221,3941,3671,3411,3161,2901,2691,247

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 теплопотерь

Вот как следует производить вычисления:

Теплопотери через ограждающие конструкции

305dafc2a7b292c881f6038d7d81955e.jpgДля каждого материала, входящего в состав ограждающих конструкций, в справочнике или предоставленном производителем паспорте находим значение коэффициента теплопроводности Кт (единица измерения — Вт/м*градус).

Для каждого слоя ограждающих конструкций определяем термическое сопротивление по формуле: R = S/Кт, где S – толщина данного слоя, м.

Для многослойных конструкций сопротивления всех слоев нужно сложить.

Определяем теплопотери для каждой конструкции по формуле Q = (A / R) *dT,

Где:

  • А — площадь ограждающей конструкции, кв. м;
  • dT — разность наружной и внутренней температур.
  • dT следует определять для самой холодной пятидневки.

Теплопотери через вентиляцию

a7a76923852f2f18c67b054d1b098c8a.jpgДля этой части расчета необходимо знать кратность воздухообмена.

В жилых зданиях, возведенных по отечественным стандартам (стены являются паропроницаемыми), она равна единице, то есть за час должен обновиться весь объем воздуха в помещении.

В домах, построенных по европейской технологии (стандарт DIN), при которой стены изнутри застилаются пароизоляцией, кратность воздухообмена приходится увеличивать до 2-х. То есть за час воздух в помещении должен обновиться дважды.

Теплопотери через вентиляцию определим по формуле:

Qв = (V*кв / 3600) * р * с * dT,

Где

  • V — объем помещения, куб. м;
  • Кв — кратность воздухообмена;
  • Р — плотность воздуха, принимается равной 1,2047 кг/куб. м;
  • С — удельная теплоемкость воздуха, принимается равной 1005 Дж/кг*С.

Приведенный расчет позволяет определить мощность, которую должен иметь теплогенератор системы отопления. Если она оказалась слишком высокой, можно сделать следующее:

c177a3e89b4e8305e3e2c17855db606a.jpg

  • понизить требования к уровню комфорта, то есть установить желаемую температуру в наиболее холодный период на минимальной отметке, допустим, в 18 градусов;
  • на период сильных холодов понизить кратность воздухообмена: минимально допустимая производительность приточной вентиляции составляет 7 куб. м/ч на каждого обитателя дома;
  • предусмотреть организацию приточно-вытяжной вентиляции с рекуператором.

Заметим, что рекуператор полезен не только зимой, но и летом: в жару он позволяет сэкономить произведенный кондиционером холод, хотя и работает в это время не столь эффективно, как в мороз.

Правильнее всего при проектировании дома выполнить зонирование, то есть назначить для каждого помещения свою температуру исходя из требуемого комфорта. К примеру, в детской или комнате пожилого человека следует обеспечить температуру порядка 25-ти градусов, тогда как для гостиной будет достаточно и 22-х. На лестничной площадке или в помещении, где жильцы появляются редко либо имеются источники тепловыделения, расчетную температуру можно вообще ограничить 18-ю градусами.

Очевидно, что цифры, полученные в данном расчете, актуальны только для очень короткого периода — самой холодной пятидневки. Чтобы определить общий объем энергозатрат за холодный сезон, параметр dT нужно вычислять с учетом не самой низкой, а средней температуры. Затем нужно выполнить следующее действие:

W = ((Q + Qв) * 24 * N)/1000,

Где:

  • W — количество энергии, требующейся для восполнения теплопотерь через ограждающие конструкции и вентиляцию, кВт*ч;
  • N — количество дней в отопительном сезоне.

Однако, данный расчет окажется неполным, если не будут учтены потери тепла в канализационную систему.

Теплопотери через канализацию

ce00ed394d72fb242d8dd7509b79cfce.jpgДля приема гигиенических процедур и мытья посуды жильцы дома греют воду и произведенное тепло уходит в канализационную трубу.

Но в данной части расчета следует учитывать не только прямой нагрев воды, но и косвенный — отбор тепла осуществляет вода в бачке и сифоне унитаза, которая также сбрасывается в канализацию.

Исходя из этого, средняя температура нагрева воды принимается равной всего 30-ти градусам. Теплопотери через канализацию рассчитываем по следующей формуле:

Qк = (Vв * T * р * с * dT) / 3 600 000,

Где:

  • Vв — месячный объем потребления воды без разделения на горячую и холодную, куб. м/мес.;
  • Р — плотность воды, принимаем р = 1000 кг/куб. м;
  • С — теплоемкость воды, принимаем с = 4183 Дж/кг*С;
  • dT — разность температур. Учитывая, что вода на входе зимой имеет температуру около +7 градусов, а среднюю температуру нагретой воды мы условились считать равной 30-ти градусам, следует принимать dT = 23 градуса.
  • 3 600 000 — количество джоулей (Дж) в 1-м кВт*ч.
Adblock
detector