• Стройка и ремонт с нуля до успешного финиша
  • Пошаговые мастер-классы с фото и видео
  • Контролируем рабочих или делаем своими руками
  • Калькуляторы для расчета материалов

Расчет теплопотерь здания – готовимся к зимнему периоду

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.

1 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
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.

2 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.

3 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.