Содержание
Многие, строя загородный дом, забывают о приближении зимних холодов, из-за чего расчет теплопотерь здания делают в спешке, и в итоге отопление не создает комфортный микроклимат в помещениях. А ведь сделать дом теплым не сложно, нужно лишь учесть ряд нюансов.
На чем основывается расчет теплопотерь здания
Таким свойством, как теплопроводность, обладает любой материал, различается лишь уровень термического сопротивления, то есть пропускная способность. Из любого дома, даже с устроенной по всем правилам термоизоляцией, тепло уходит через окна, двери, стены, пол, потолок (крышу), а также через вентиляцию. При разнице внешней и внутренней температур обязательно возникает так называемая “точка росы”, со средним значением. И только от микроклимата в помещениях, материала и толщины стен, а также характеристик термоизоляции зависит, где окажется эта точка: внутри, снаружи или непосредственно в стене, а также какая в ней будет температура.
Если ответственно подходить к задаче и выполнять расчет теплопотерь здания по всем правилам, это займет у вас немало часов и придется составить множество формул, вычисления займут целую тетрадь. Поэтому определим интересующие нас показатели упрощенным методом, либо обратившись за помощью к СНиП и ГОСТам. И, поскольку решено делать подсчеты не слишком углубленно, оставим в стороне определение среднегодовых температуры и влажности по самой холодной пятидневке за несколько лет, как того требуется по СНиП 23-01-99. Просто отметим наиболее морозный день за последний зимний сезон, допустим, это будет -30 оС. Также не будем принимать во внимание среднесезонную скорость ветра, влажность в регионе и длительность отопительного периода.
Калькулятор теплопотерь здания
Укажите размеры и типы стен.| На улице средняя температура за день | |
| Внутри средняя температура за день | |
| Стены + Только выходящие на улицу стены! | Добавьте выходящие на улицу стены и укажите, из каких слоёв состоит стена |
| Комнаты + | Добавьте все используемые помещения, даже коридоры, и укажите, из каких слоёв состоят перекрытия |
| Тепловые потери: Через стены: - кВт Через окна: - кВт Через верх: - кВт Через низ: - кВт Через вентиляцию: - кВт Итого: -кВт Нажмите на кнопку для расчёта | |
Однако из чего же складывается микроклимат в жилой комнате? Комфортные условия для жильцов зависят от температуры воздуха tв, его влажности φв и движения vв, возникающего при наличии вентиляции. И еще один фактор влияет на уровень тепла – радиационное излучение тепла или холода tр, свойственное нагреваемым (охлаждаемым) естественным путем предметам и поверхностям в обстановке. По нему определяется результирующая температура tп, с помощью формулы [tп = (tр + tв)/2]. Все эти показатели для разных помещений можно рассмотреть в приведенной ниже таблице.
Оптимальные параметры микроклимата жилых зданий по ГОСТ 30494-96 [2]
| Период года | Помещение | Температура внутреннего воздуха tв , °С | Результирующая температура tп , °С | Относит. влажность внутреннего воздуха φв, % | Скорость движения воздуха v в , м/с |
Не более | |||||
| Холодный | Жилая комната | 20-22 | 19-20 | 45-30 | 0,15 |
| То же, в районах с t 5 от -31 °С | 21-23 | 20-22 | 45-30 | 0,15 | |
| Кухня | 19-21 | 18-20 | НН | 0,15 | |
| Туалет | 19-21 | 18-20 | НН | 0,15 | |
| Ванная, совмещенный санузел | 24-26 | 23-27 | НН | 0,15 | |
| Помещение для отдыха и учебных занятий | 20-22 | 19-21 | 45-30 | 0,15 | |
| Межквартирный коридор | 18-20 | 17-19 | 45-30 | 0,15 | |
| Вестибюль, лестничная клетка | 16-18 | 15-17 | НН | 0,2 | |
| Кладовая | 16-18 | 15-17 | НН | НН | |
| Теплый | Жилая комната | 22-25 | 22-24 | 60-30 | 0,2 |
Буквами НН обозначаются ненормируемые параметры.
Делаем теплотехнический расчет стены с учетом всех слоев
Как уже было сказано, каждому материалу свойственно сопротивление теплопередаче, и чем толще стены или перекрытия, тем выше это значение. Однако не стоит забывать и про термоизоляцию, при наличии которой ограждающие помещение поверхности становятся многослойными и намного лучше препятствуют утечке тепла. У каждого слоя свое сопротивление прохождению тепла, и сумма всех этих величин обозначается в формулах как ΣRi (здесь буква i определяет номер слоя).
Поскольку составляющие ограждения помещений материалы с разными свойствами имеют некоторое возмущение температурного режима в своей структуре, высчитывается общее сопротивление теплопередаче. Формула у него следующая: [Ro = Rв + ΣRi + Rн], где Rв и Rн соответствуют сопротивлению на внутренней и наружной поверхностях ограждения, будь то стена или перекрытие. Однако утеплители вносят в теплотехнический расчет стены коррективы, которые базируются на коэффициенте теплотехнической однородности r, определяемом формулой [r = r1 + r2].
Показатели с цифровыми индексами являются, соответственно, коэффициентами внутренних крепежей и соединения расчетного ограждения с любым другим. Первый, то есть r1, отвечает как раз за фиксацию утеплителей. Если коэффициент теплопроводности последних λ = 0,08 Вт/(м·°С), значение r1 будет большим, если же теплопроводность термоизоляции оценивается как λ = 0,03 Вт/(м·°С), то меньшим.
Значение коэффициента внутренних крепежей уменьшается по мере возрастания толщины слоя утеплителя.
В целом, картина складывается следующая. Допустим, термоизоляция монтируется прямым анкерным креплением на трехслойной ячеистобетонной стене, снаружи облицованной кирпичом. Тогда при слое утеплителя в 100 миллиметров r1 соответствует 0,78-0,91, толщина в 150 миллиметров дает коэффициент внутреннего крепежа 0,77-0,90, тот же показатель, но в 200 мм, определяет r1 как 0,75-0,88. Если внутренний слой также из кирпича, то r1 = 0,78-0,92, а если стены помещения железобетонные, то коэффициент смещается до 0,79-0,93. А вот оконные откосы и вентиляция дают значение r2 = 0,90-0,95. Все эти данные следует учитывать в дальнейшем.
Некоторые сведения о том, как рассчитать толщину утеплителя
Для того чтобы приступить к расчету термоизоляции, нам необходимо, прежде всего, высчитать Ro, затем узнать требуемое термическое сопротивление Rreq по следующей таблице (сокращенный вариант).
Требуемые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций
Здание/ помещение | Градусо-сутки отопительного периода D d , °С·сут | Приведенное сопротивление теплопередаче ограждений R req , м2·°С/Вт | |||
стены | покрытия | чердачного перекрытия и перекрытия над холодными подвалами | окна и балконной двери, витрины и витража | ||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 1. Жилое, лечебно-профилактическое и детское учреждение, школа, интернат | 2 000 | 2,1 | 3,2 | 2,8 | 0,30 |
4 000 | 2,8 | 4,2 | 3,7 | 0,45 | |
6 000 | 3,5 | 5,2 | 4,6 | 0,60 | |
8 000 | 4,2 | 6,2 | 5,5 | 0,70 | |
10 000 | 4,9 | 7,2 | 6,4 | 0,75 | |
12 000 | 5,6 | 8,2 | 7,3 | 0,80 | |
| а | – | 0,00035 | 0,005 | 0,00045 | – |
| b | – | 1,4 | 2,2 | 1,9 | – |
| 2. Общественное, административное, бытовое и другие помещения с влажным или мокрым режимами | 2 000 | 1,8 | 2,4 | 2,0 | 0,3 |
4 000 | 2,4 | 3,2 | 2,7 | 0,4 | |
6 000 | 3,0 | 4,0 | 3,4 | 0,5 | |
8 000 | 3,6 | 4,8 | 4,1 | 0,6 | |
10 000 | 4,2 | 5,6 | 4,8 | 0,7 | |
12 000 | 4,8 | 6,4 | 5,5 | 0,8 | |
| а | – | 0,0003 | 0,0004 | 0,00035 | 0,00005 |
| b | – | 1,2 | 1,6 | 1,3 | 0,2 |
Коэффициенты a и b необходимы для тех случаев, когда значение D d , °С·сут отличается от приведенного в таблице, тогда R req , м2·°С/Вт рассчитывается по формуле R req = a D d + b. Для колонки 6 первой группы зданий существуют поправки: если значение градусо-суток менее 6000 °С·сут, a = 0,000075, а b = 0,15, если тот же показатель в диапазоне 6000-8000 °С·сут, то a = 0,00005, b = 0,3, если же более 8000 °С·сут, то a = 0,000025, а b = 0,5. Когда все данные будут собраны, приступаем к расчету термоизоляции.
Теперь выясним, как рассчитать толщину утеплителя. Здесь придется обратиться к математике, поэтому будьте готовы поработать с формулами. Вот первая из них, по ней определяем требуемое условное сопротивление теплопередаче Roусл. тр = R req/r. Данный параметр нам нужен для определения требуемого сопротивления теплопередачи утеплителя Rуттр = Roусл. тр – (Rв + ΣRт. изв + Rн), здесь ΣRт. изв является суммой термического сопротивления слоев ограждения без учета теплоизоляции. Находим толщину утеплителя δут = Rуттр λут (м), причем λут берется из таблицы Д.1 СП 23-101-2004 [7], и округляем полученный результат в большую сторону до конструктивного значения с учетом номенклатуры производителя.
