формулы, пример вычислений, онлайн калькулятор

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:

Наименование и краткая характеристика материала	Коэффициент теплопроводности (λ), Вт/(м*С)
Дерево	0,14
ДСП	0,15
Керамический кирпич с пустотами 1000 кг/м3),кладка на цементно-песчаный раствор	0,52
Гипсовая штукатурка	0,35
Минеральная вата	0,041

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.

Исходные данные. Одноэтажный дом площадью 8х10 м, высотой 2,5 м. Стены толщиной 38 см сложены из керамического кирпича, изнутри отделаны слоем штукатурки (толщина 20 мм). Пол изготовлен из 30-миллиметровой обрезной доски, утеплен минватой (50 мм), обшит листами ДСП (8 мм). Здание имеет подвал, температура в котором зимой составляет 8°C. Потолок перекрыт деревянными щитами, утеплен минватой (толщина 150 мм). Дом имеет 4 окна 1,2х1 м, входную дубовую дверь 0,9х2х0,05 м.

Задание: определить общие теплопотери дома из расчета, что он находится в Московской области. Средняя разность температур в отопительный сезон – 46°C (как было сказано ранее). Помещение и подвал имеют разницу по температуре: 20 – 8 = 12°C.

1. Теплопотери через наружные стены.

Общая площадь (за вычетом окон и дверей): S = (8+10)*2*2,5 – 4*1,2*1 – 0,9*2 = 83,4 м2.

Определяется теплосопротивление кирпичной кладки и штукатурного слоя:

• R клад. = 0,38/0,52 = 0,73 м2*°C/Вт.
• R штук. = 0,02/0,35 = 0,06 м2*°C/Вт.
• R общее = 0,73 + 0,06 = 0,79 м2*°C/Вт.
• Теплопотери сквозь стены: Q ст = 83,4 * 46/0,79 = 4856,20 Вт.

2. Потери тепла через пол.

Общая площадь: S = 8*10 = 80 м2.

Вычисляется теплосопротивление трехслойного пола.

• R доски = 0,03/0,14 = 0,21 м2*°C/Вт.
• R _ДСП = 0,008/0,15 = 0,05 м2*°C/Вт.
• R утепл. = 0,05/0,041 = 1,22 м2*°C/Вт.
• R общее = 0,03 + 0,05 + 1,22 = 1,3 м2*°C/Вт.

Подставляем значения величин в формулу для нахождения теплопотерь: Q пола = 80*12/1,3 = 738,46 Вт.

3. Потери тепла через потолок.

Площадь потолочной поверхности равна площади пола S = 80 м2.

Определяя теплосопротивление потолка, в данном случае не берут во внимание деревянные щиты: они закреплены с зазорами и не являются барьером для холода. Тепловое сопротивление потолка совпадает с соответствующим параметром утеплителя: R пот. = R утепл. = 0,15/0,041 = 3,766 м2*°C/Вт.

Величина теплопотерь сквозь потолок: Q пот. = 80*46/3,66 = 1005,46 Вт.

4. Теплопотери через окна.

Площадь остекления: S = 4*1,2*1 = 4,8 м2.

Для изготовления окон использован трехкамерный ПВХ профиль (занимает 10 % площади окна), а также двухкамерный стеклопакет с толщиной стекол 4 мм и расстоянием между стеклами 16 мм. Среди технических характеристик производитель указал тепловые сопротивления стеклопакета (R ст.п. = 0,4 м2*°C/Вт) и профиля (R проф. = 0,6 м2*°C/Вт). Учитывая размерную долю каждого конструктивного элемента, определяют среднее теплосопротивление окна:

• R ок. = (R ст.п.*90 + R проф.*10)/100 = (0,4*90 + 0,6*10)/100 = 0,42 м2*°C/Вт.
• На базе вычисленного результата считаются теплопотери через окна: Q ок. = 4,8*46/0,42 = 525,71 Вт.

5. Дверь.

Площадь двери S = 0,9*2 = 1,8 м2. Тепловое сопротивление R дв. = 0,05/0,14 = 0,36 м2*°C/Вт, а Q дв. = 1,8*46/0,36 = 230 Вт.

Итоговая сумма теплопотерь дома составляет: Q = 4856,20 Вт + 738,46 Вт + 1005,46 Вт + 525,71 Вт + 230 Вт = 7355,83 Вт. С учетом инфильтрации (10 %) потери увеличиваются: 7355,83*1,1 = 8091,41 Вт.

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.

Дата: 5 июля 2016

Расчет теплопотерь дома с примером

Проектирование системы отопления «на глазок» с большой вероятностью может привести либо к неоправданному завышению расходов на ее эксплуатацию, либо к недогреву жилища.

Чтобы не случилось ни того ни другого, необходимо в первую очередь грамотно выполнить расчет теплопотерь дома.

И только на основании полученных результатов подбирается мощность котла и радиаторов. Наш разговор пойдет о том, каким способом производятся эти вычисления и что при этом нужно учитывать.

Содержание

• 1 Разновидности теплопотерь
• 2 Расчет теплопотерь
  • 2.1 Теплопотери через ограждающие конструкции
  • 2.2 Теплопотери через вентиляцию
  • 2.3 Теплопотери через канализацию
• 3 Пример расчета теплопотерь дома
  • 3.1 Определяем теплопотери через ограждающие конструкции (для примера рассмотрим только стены)
  • 3.2 Теплопотери через вентиляцию
  • 3.3 Теплопотери через канализацию
  • 3.4 Оценка полного объема энергозатрат
• 4 Видео на тему

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.

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.

Расчет теплопотерь

Вот как следует производить вычисления:

Теплопотери через ограждающие конструкции

Для 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

Для 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:

• 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

Для 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.

Пример расчета теплопотерь дома

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

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

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

Наружная температура в самую холодную пятидневку составляет -25 градусов.

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

Внутри дома требуется обеспечить температуру +23 градуса.

Потребление воды — 15 куб. м/мес.

Продолжительность отопительного периода — 6 мес.

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

Термическое сопротивление:

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

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

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

Теплопотери через стены составят:

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

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

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

Теплопотери через вентиляцию

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

V = 10х10х7 = 700 куб. м.

Принимая кратность воздухообмена Кв = 1, определяем теплопотери:

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

Вентиляция в доме

Теплопотери через канализацию

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

Qк = (15 * 6 * 1000 * 4183 * 23) / 3 600 000 = 2405 кВт*ч

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.

Средняя мощность теплопотерь через вентиляцию составит:

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.

Видео на тему

• Предыдущая записьРасчет циркуляционного насоса для системы отопления — примеры вычислений
• Следующая записьКак по среднему рассчитать электроэнергию — общедомовые расходы

Adblock
detector

Как рассчитать теплопотери в доме [Формула теплопотерь]

Перед тем, как выбрать конкретную систему теплого пола для своего дома, необходимо провести энергоаудит. Это отличный способ точно определить области, в которых происходит потеря тепла, и получить профессиональные рекомендации по наиболее эффективному способу ее устранения.

Чтобы выбрать правильную систему, вам необходимо знать, сколько БТЕ (британских тепловых единиц) требуется для замены тепла, уходящего из вашего дома через стены и другие поверхности. Он определяется путем расчета тепловой нагрузки, который состоит из расчета поверхностных тепловых потерь и тепловых потерь из-за инфильтрации воздуха.

Эта статья будет служить нетехническим руководством к тому, что происходит во время энергоаудита и как производятся расчеты.

Для заключительного аудита рекомендуется пригласить подрядчика или системного разработчика, однако вы можете подготовиться к энергоаудиту, загерметизировав очевидные утечки вокруг окон и дверей и выяснив места, где требуется теплоизоляция.

6 шагов для расчета теплопотерь

1. Определение расчетной температуры

Первым шагом является определение разницы между идеальной температурой внутри вашего дома и средней температурой, ниже которой в вашем географическом регионе никогда не бывает зимой. Результат этого расчета будет называться Дельта Т. Если расчетная температура внутри вашего дома составляет около 68 градусов, а средняя зимняя температура снаружи равна 40, то Дельта Т = 28 градусов, что является разницей между ними.

2. Вычислите площадь поверхности

Площадь поверхности или площадь стены дома будет равна общей длине наружных стен x высоте этих стен минус квадратные метры дверей и окон в этой стене. Потери тепла через двери и окна следует рассчитывать отдельно. Если длина вашей внешней стены составляет 25 футов, а высота стены — 8 футов, то площадь поверхности будет 25 футов x 8 футов = 200 квадратных футов. Если бы в стенах было 36 квадратных футов окон и дверей, расчет площади поверхности был бы 200 — 36 = 164 квадратных фута.

3. Рассчитайте R-значение и U-значение

R-значение стены будет основано на изоляции в стене. Неизолированная жилая стена 2 × 4 будет иметь значение R 4, в то время как та же стена с изоляцией, одобренной нормами, будет иметь значение R 14,3. Чтобы получить значение U, разделите значение R на 1. Значение U в этом примере будет равно 0,07.

4. Расчет поверхностных тепловых потерь

Тепловые потери в стене измеряются в БТЕ и формула представляет собой значение U x площадь стены x дельта Т. В нашем примере это будет: 0,07 x 164 x 28 = 321,44 БТЕ·ч. (Британские тепловые единицы в час). Это количество тепла, которое уходит через наружные стены в зависимости от количества изоляции в них. Другой расчет внутренней поверхности предназначен для потолка. Типовой изоляцией потолка будет R-19.который имеет значение U 0,53. Это приводит к потере 5 565 БТЕ в час.

Чтобы рассчитать потери тепла окнами и дверями, вам нужно будет подставить их значения U в эту формулу и прибавить к сумме. Например, дверь из цельного дерева со значением R, равным 4, будет иметь значение U, равное 0,25. Формула будет выглядеть так: 0,25 x 21 (3’x7’) x 28 = 147 потерь БТЕ в час через одну дверь. Окно размером 3×5 футов со значением U 0,65 будет терять 273 БТЕ в час.

5. Расчет тепловых потерь при инфильтрации воздуха

Тепловые потери при инфильтрации воздуха – это неконтролируемые потери тепла через швы в конструкции и щели вокруг дверей и окон. На эту цифру влияют ветер и перепады давления между внешней и внутренней частью дома, которые заставляют воздух перемещаться внутри дома, тем самым вызывая потери тепла, когда этот воздух выходит из комнаты. Формула: Объем помещения x Дельта T x Обмен воздуха в час x 0,018. В нашем примере мы предположим, что высота комнаты составляет 25 x 15 x 8 футов. Это дает нам объем комнаты 3000 кубических футов. Подставляя это в формулу, мы видим: 3000 x 28 x 4 x 0,018 = 6048 BTUH.

6. Расчет суммарных теплопотерь

Суммарные теплопотери стен определяются суммированием теплопотерь стен, окон, дверей и потолка: (стены) 321,44 + (окно) 273 + (дверь) 147 + (потолок) 5565 = (Общие тепловые потери стены) 6 306,44 БТЕ·ч.

Общие потери тепла получаются путем прибавления к этой цифре потерь тепла при инфильтрации воздуха:

6 306,44 + 6 048 = 12 354,44 БТЕ в час потерь, которые должны быть обеспечены системой отопления для поддержания внутренней температуры 68 градусов.

Всегда работайте с опытным специалистом

Компании, специализирующиеся на энергетическом моделировании или энергетическом аудите, имеют опытных технических специалистов, которые используют новейшие технологии для выявления точек потери тепла, а также проникновения воздуха и влаги. Выявление этих областей часто невозможно с помощью визуального осмотра, поскольку они скрыты под полом, за стенами и над потолком. Именно поэтому настоятельно рекомендуется обратиться в профессиональную компанию для проведения проверки.

Используйте теплый пол для эффективного обогрева дома

Ничто так не удобно, как теплый пол, касающийся холодных ног зимой, а электрический теплый пол является идеальной системой для дополнительного обогрева помещения или всего дома. Системы подогрева пола нагреваются за считанные минуты, а не часы, что экономит ваши деньги и энергию. Наши системы одобрены UL и обеспечивают мягкий, равномерный нагрев поверхности пола, предотвращая появление горячих и холодных точек в помещении и оставляя температуру воздуха ниже, чем при других традиционных методах обогрева.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить бесплатное предложение, и позвольте нам помочь вам решить ваши проблемы с потерями тепла с помощью электрического обогрева пола.

Расчет теплопотерь частного дома с примерами

!

Запрос, в комментарии пишите комментарии, дополнения.

!

Дом теряет тепло через ограждающие конструкции (стены, окна, крышу, фундамент), вентиляцию и водоотведение. Основные потери тепла идут через ограждающие конструкции — 60–90% всех тепловых потерь.

Расчет теплопотерь дома нужен, как минимум, для того, чтобы правильно выбрать котел. Также можно прикинуть, сколько денег уйдет на отопление в планируемом доме. Вот пример расчета для газового котла и электрического. Также можно, благодаря расчетам, проанализировать финансовую эффективность утепления, т.е. понять, окупятся ли затраты на монтаж утепления экономией топлива в течение срока службы утеплителя.

Теплопотери через ограждающие конструкции

Приведу пример расчета наружных стен двухэтажного дома.

1) Рассчитываем сопротивление теплопередаче стены, разделив толщину материала на его коэффициент теплопроводности. Например, если стена построена из теплой керамики толщиной 0,5 м с коэффициентом теплопроводности 0,16 Вт/(м×°С), то 0,5 делим на 0,16: 0,5 м/0,16 Вт/(м×°С) = 3,125 м2 × °С/Вт Коэффициенты теплопроводности строительных материалов можно посмотреть здесь.

2) Рассчитываем общую площадь наружных стен. Вот упрощенный пример квадратного дома: (ширина 10 м x высота 7 м x 4 стороны) — (16 окон x 2,5 м2) = 280 м2 — 40 м2 = 240 м2

3) Делим единицу на сопротивление теплопередаче, за счет чего получают потери тепла с одного квадратного метра стены на один градус перепада температур. 1 / 3,125 м2 × °С/Вт = 0,32 Вт/м2 × °С

4) Рассчитываем теплопотери стен. Умножаем теплопотери с одного квадратного метра стены на площадь стен и на разницу температур внутри дома и снаружи. Например, если внутри +25°С, а снаружи –15°С, то разница составляет 40°С. 0,32 Вт/м2 × °С × 240 м2 × 40°С = 3072 Вт Это число это теплопотери стен. Тепловые потери измеряются в ваттах, т.е. это мощность тепловых потерь.

5) В киловатт-часах удобнее понимать значение тепловых потерь. За 1 час через наши стены проходит тепловая энергия при разнице температур 40°С: 3072 Вт × 1 ч = 3,072 кВт × ч Потребляется энергии за 24 часа: 3072 Вт × 24 ч = 73,728 кВт × ч

Понятно, что в отопительный период погода разная, т.е. разница температур все время меняется. Поэтому для расчета теплопотерь за весь отопительный период необходимо в пункте 4 умножить на среднюю разницу температур за все дни отопительного периода.
Например, за 7 месяцев отопительного периода средняя разница температур в помещении и на улице составила 28 градусов, значит потери тепла через стены за эти 7 месяцев в киловатт-часах:

0,32 Вт/м2×°С × 240 м2 × 28 °C × 7 месяцев × 30 дней × 24 ч = 10838016 Вт × ч = 10838 кВт × ч

Цифра вполне «осязаемая». Например, если бы отопление было электрическим, то можно рассчитать, сколько денег ушло бы на отопление, умножив полученное число на стоимость кВтч. Подсчитать, сколько денег было потрачено на отопление газом, можно, рассчитав стоимость кВтч энергии от газового котла. Для этого нужно знать стоимость газа, теплоту сгорания газа и КПД котла.

Кстати, в последнем расчете вместо средней разницы температур, количества месяцев и дней (но не часов, оставляем часы) можно было использовать градусо-сутки отопительного периода — ГСОП , некоторая информация о GSOP находится здесь. Можно найти уже рассчитанные ГСОП для разных городов России и умножить теплопотери с одного квадратного метра на площадь стен, на эти ГСОП и на сутки, получив теплопотери в кВт*ч.

Аналогично стенам нужно рассчитать значения теплопотерь для окон, входной двери, крыши, фундамента. Затем все складываем и получаем величину теплопотерь через все ограждающие конструкции. Для окон, кстати, толщину и теплопроводность узнавать не надо, обычно уже есть готовая теплостойкость передача стеклопакета рассчитывается производителем. Для пола (в случае плитного фундамента) перепад температур не будет слишком большим, грунт под домом не такой холодный, как наружный воздух.

Методика оценки теплопотерь дома

Ориентировочные места протечек определяются путем снятия тепловой карты на специализированном оборудовании. Расчет может производиться как для существующего здания, так и для нового дома. Профессионалы используют сложные методы расчета с учетом особенностей конвекционного отопления и других факторов. Как правило, вполне достаточно воспользоваться упрощенным калькулятором теплопотерь на специализированном интернет-сайте.

Типовые методы расчета:

• по усредненным значениям для конкретного региона;
• суммирование теплопотерь основных элементов (стен, полов, крыш) с добавлением данных по дверным и оконным блокам, вентиляции;
• расчет параметров каждой комнаты.

Теплопотери через вентиляцию

Примерный объем доступного воздуха в доме (объем внутренних стен и мебели не учитываю):

10 м х 10 м х 7 м = 700 м3

Плотность воздуха при температуре +20°С 1,2047 кг/м3. Удельная теплоемкость воздуха 1,005 кДж/(кг×°С). Масса воздуха в доме:

700 м3 × 1,2047 кг/м3 = 843,29 кг

Допустим, весь воздух в доме меняется 5 раз в сутки (это примерное число). При средней разнице между внутренней и наружной температурами 28 °С за весь отопительный период на нагрев поступающего холодного воздуха будет затрачено тепловой энергии в среднем за сутки:

5 × 28 °С × 843,29кг × 1,005 кДж/(кг × °С) = 118 650,903 кДж

118 650,903 кДж = 32,96 кВтч (1 кВтч = 3600 кДж)

в отопительный сезон при пятикратном воздухообмене дом через вентиляцию будет терять в среднем 32,96 кВтч тепловой энергии в сутки. За 7 месяцев отопительного периода потери энергии составят:

7 х 30 х 32,96 кВтч = 6921,6 кВтч

Факторы, влияющие на потери тепла

Процессы теплового типа прекрасно коррелируют с электрическими — в качестве напряжения будет выступать разница температур , а тепловой поток можно рассматривать как силу тока, и даже термин для сопротивления придумывать не надо. Полностью справедлива и концепция наименьшего сопротивления, проявляющаяся в теплотехнике в виде мостиков холода. Если рассматривать произвольный материал в разрезе, то достаточно просто задать путь теплового потока как на макроуровне, так и на микроуровне. В качестве первой модели возьмем бетонную стену, в которой в силу технологической необходимости выполнены сквозные крепления стальными стержнями произвольного сечения.

Сталь способна проводить тепло несколько лучше, чем бетон, поэтому можно выделить 3 основных тепловых потока:

• 
  Через бетон.
• Сквозные стержни из стали.
• От остальных стержней до бетона.

Наиболее интересна последняя модель теплового потока. Поскольку стальной стержень нагревается быстрее, между материалами ближе к внешней стороне стен существует разница температур. Таким образом, сталь способна не только сама по себе «выкачивать» тепло наружу, но и увеличивать теплопроводность прилегающего к ней бетона. В пористой среде тепловые процессы протекают аналогично. Почти все строительные материалы состоят из разветвленной паутины твердого вещества, а пространство между ними заполнено воздухом. Таким образом, основным проводником тепла будет служить плотный и твердый материал, но из-за сложности конструкции путь, по которому распространяется тепло, будет больше поперечного сечения. Итак, второй фактор, определяющий термическое сопротивление, заключается в том, что каждый слой неоднороден и имеет ограждающую конструкцию в целом.

Третьим фактором, влияющим на теплопроводность, является то, что мы называем накоплением влаги внутри пор. Вода имеет тепловое сопротивление в 25 раз меньше, чем воздух, и если она заполняет поры, то и в целом теплопроводность материал станет даже выше, чем если бы пор вообще не было. При замерзании воды ситуация станет еще хуже – теплопроводность может возрасти до 80 раз, а источником влаги обычно является воздух внутри помещения и атмосферные осадки. Итак, тремя основными способами борьбы с этим явлением будет наружная гидроизоляция стен, применение парозащиты и расчет влагоаккумуляции, который необходимо вести параллельно с прогнозированием теплопотерь.

Дифференцированные схемы расчетов

Простейшим методом установления величины теплопотерь в здании будет полное суммирование значений тепловых потоков через конструкции, которыми будет оборудовано здание. Этот метод полностью учитывает различие в строении различных материалов, а также специфику теплового потока через них, а также в узлах примыкания одной плоскости к другой. Такой подход к расчету тепловых потерь дома значительно упростит задачу, ведь разные конструкции ограждающего типа могут существенно отличаться по конструкции систем теплозащиты. получается, что при отдельном исследовании будет проще определить величину тепловых потерь,

потому что для этого существуют разные методики расчета:

1. Для стен величина утечки тепла будет равна общей площади, которая умножается на отношение разности температур к сопротивлению. При этом следует учитывать ориентацию стен по сторонам света для учета прогрева в дневное время, а также продувки конструкций строительного типа.
2. Для перекрытия метод тот же, но будет учитываться наличие чердачного помещения и режим использования. Даже для комнатной температуры можно применить значение на 4 градуса выше, и расчетная влажность тоже будет выше на 5-10%.
3. Потери тепла через перекрытие считаются зональными и описывающими пояса по всему периметру строения. Это связано с тем, что температура грунта под полом намного выше вблизи центра здания по сравнению с той частью, где стоит фундамент.
4. Тепловой поток через остекление определяется по паспортным данным оконных рам, также следует учитывать тип примыкания окон к стене, а также глубину откосов.

Далее давайте перейдем к примеру расчета.

Пример расчета тепловых потерь

Перед демонстрацией примера расчета следует ответить еще на один вопрос — как правильно рассчитать интегральное сопротивление теплового типа сложных конструкций с большим количеством слоев? Сделать это можно вручную, благо в современном строительстве используется не так много видов несущих оснований и систем утепления. Но учесть наличие декоративной отделки, фасадной и внутренней штукатурки, а также влияние всех переходных процессов и других факторов очень сложно, и лучше использовать автоматизированные расчеты. Одним из лучших ресурсов сетевого типа для таких задач будет smartsalс.ru, который дополнительно составит график сдвига точки росы в зависимости от климатических условий.

Например, возьмем произвольную структуру. Это будет одноэтажный дом правильной прямоугольной формы размером 8*10 метров и высотой потолков 3 метра. В доме неутепленный пол на грунтовке с досками на лагах с воздушными зазорами, высота пола на 0,15 метра выше межевой планировочной отметки на участке. Материалы стен будут представлять собой шлаковый монолит толщиной 0,42 метра с внутренней известково-цементной штукатуркой толщиной до 3 см и наружной шлакоцементной штукатурной смесью «шуба» толщиной до 5 см. Общая площадь остекления 9.5 кв.м, и двухкамерный стеклопакет в теплосберегающем профиле со средним теплосопротивлением 0,32 м2*С/Вт. Перекрытие выполнено по деревянным балкам — снизу будет оштукатурено по дранке, заполнено шлаком и покрыта сверху глиняной стяжкой, над потолком холодный чердак. Задачей расчета теплопотерь будет формирование теплозащитной системы стеновых поверхностей.

Стены

Применяя данные о рельефе, а также о толщине и материалах слоев, которые использовались для стен, на указанном выше сервисе, необходимо заполнить соответствующие поля. По результатам расчета сопротивление теплопередаче получается 1,11 м2*С/Вт, а тепловой поток через стены 18 Вт на все квадратные метры. При общей площади стен (без остекления) 102 квадратных метра общие теплопотери через стены составляют 1,92 кВтч. В этом случае потери тепла через окна составят 1 кВт.

Крыша и перекрытие

Формулу расчета теплопотерь дома через мансардный этаж можно сделать в онлайн-калькуляторе, выбрав необходимый тип ограждающих конструкций. В результате перекрывающее сопротивление теплопередаче составляет 0,6 м2*С/Вт, а теплопотери составляют 31 Вт на квадратный метр, то есть 2,6 кВт со всей площади ограждающей конструкции. Результатом будут общие потери тепла, рассчитанные как 7 кВт*ч. При низком качестве конструкций строительного типа показатель явно намного меньше настоящего.

На самом деле расчет идеализирован, и в нем не учитываются специальные коэффициенты, например, коэффициент вентиляции, являющийся составляющей теплообмена конвекционного типа, а также потери через входные двери и вентиляцию. На самом деле из-за установки некачественных окон, отсутствия защиты в местах примыкания кровли к мауэрлату и ужасной гидроизоляции стен от фундамента реальные теплопотери могут быть в 2-3 раза выше расчетных те. И все же даже базовые теплотехнические исследования помогут определить, будут ли конструкции дома соответствовать санитарным нормам.

Потери тепла через канализацию

В отопительный сезон вода, поступающая в дом, довольно холодная, например, имеет среднюю температуру +7°С. Нагрев воды требуется, когда жители моют посуду и принимают ванну.