Калькулятор расчета водяного теплого пола

Формула расчета коэффициента потерь тепла

Способ, как рассчитать теплопотерю здания вручную.

Чтобы вычислить общие потери тепловой энергии дома, по отдельности определяют потери через каждую ограждающую конструкцию отдельно, а после все складывают. Расчет делается поэтапно.

Согласно нормативам снип формируется некая база данных под каждое помещение, лучше всего это выполнять в виде таблицы. Первый столбец содержит вычисленную площадь дверных и оконных блоков, перекрытий, пола и наружных стен. Во втором столбце записывается толщина конструкции. В третьем – коэффициенты теплопроводности соответствующих материалов.

В таблице предоставлены нормативные значения для регионов РФ, которые потребуются при дальнейших расчетах:

Материал Коэффициент теплопроводности, λ, Вт
Дерево 0,14
ДСП 0,15
Кирпич, цементная кладка 0,52
Гипсовая штукатурка 0,35
Минеральная вата 0,051

Чем выше λ, тем больше тепла уходит сквозь метровую толщину данной поверхности.

Определите теплосопротивление каждой прослойки:

Выполните расчет теплопотерь каждого конструктивного элемента по формуле:

Конечно, в течение отопительного сезона погода меняется (температура колеблется от 0 до -25°C), а в доме нужно поддерживать температуру, например, около +20 °C. Тогда разность (Тв-Тн) варьируется от 25 до 45. Для расчетов потребуется средняя разница температур на протяжении отопительного сезона.

Для этого в СНиП 23-01-99 находят среднюю температуру отопительного периода для конкретного города. Например, в Москве это показатель равен -26о. Таким образом, в этом случае разница будет составлять 46 оС.

  1. Для вычисления расхода тепла через каждую конструкцию складывают теплопотери всех слоев. Для стен учитывается штукатурка, материал, используемый для кладки, внешняя теплоизоляция и облицовка.
  2. Подсчитывают итоговые теплопотери, определяя, как сумму Q внешних стен, дверей, пола, перекрытий и окон.
  3. Вентиляция. К полученным результатам сложения добавляется 10-40% потерь на вентиляцию (инфильтрацию). Если в доме установить хорошие стеклопакеты, и не злоупотреблять проветриванием, это значение можно принять за 0,1. Некоторые источники говорят, что в таком случае здание вообще не теряет тепло, так как утечки компенсируются бытовыми тепловыделениями и солнечной радиацией.

Данная методика вычислений более точная, однако и намного сложнее.

Знать коэффициент потерь тепла нужно, чтобы организовать эффективную систему отопления или утеплить жилище. Вручную делать все вычисления очень долго и сложно. Гораздо проще воспользоваться нашим онлайн калькулятором, чтобы сделать укрупненный расчет теплопотерь жилого дома. Однако стоит учитывать, что точные вычисления с учетом всех дополнительных факторов могут сделать только специалисты.

Полезное видео по теме:

Как я считал теплопотери дома.Как я считал теплопотери дома.

Просто о сложном — расчет по удельным характеристикам

Расчет теплопотерь легко может превратиться в настоящую головную боль. На практике рассчитать показатели можно по удельным характеристикам здания. Самое главное — помнить, что расчет ведется не по площади, а по объему здания. Также необходимо учитывать его назначение и этажность. Тепло уходит из дома через строительные ограждающие конструкции.

«Воротами», через которые теплый воздух покидает здание, являются окна, двери, стены, пол, кровля. Кроме этого, влияние оказывает дельта температур — разница между температурой воздуха внутри и снаружи дома. Нельзя сбрасывать со счетов и климатические условия местности. Значительная часть тепла уходит через систему вентиляции. Парадокс заключается в том, что при выполнении расчетов многие начинающие домостроители забывают учесть этот параметр и получают цифры, далекие от объективности.

Расчет потерь тепла

Для точного расчета теплопотерь потребуется подготовить исходные данные по конкретному объекту (объем, высота здания, его местоположение), а также нормативные документы, содержащие таблицы различных коэффициентов, показателей.  Сначала рекомендуется рассчитать все составляющие формулы, записать данные, затем подставить данные формулы.

Основные формулы

Для расчета используется следующая формула:

Qот = а*V*qот *(tв — tнр)*(1 + Кир)*10-6 Гкал/час

  • а – поправочный коэффициент, который учитывает разницу между температурой воздуха снаружи (улица) определенной местности и температурой -30оС, для которой обозначена характеристика qот;
  • V – объем здания по внешнему периметру;
  • qот — удельная характеристика отапливаемого помещения, которая обозначена при температуре снаружи -30оС;
  • tв –температура воздуха внутри помещения;
  •  tнр –температура снаружи конкретного местоположения (местности), в котором расположено здание;
  • Кир –коэффициент инфильтрации, определяемый тепловым, ветровым напором.

Из приведенных выше составляющих формулы к числу исходных данных относится объем помещения, поправочный коэффициент, удельную характеристику здания, расчетные температуры необходимо взять из документации, а коэффициент инфильтрации рассчитать по формуле:

                                  273 + tнр

Кир = 10-2 √[2gL(1 — ————-) + wp2]

                                  273 + tв

g – ускорение свободного падения земли (9,8 м/с2);

L – высота строения;

w— обусловленная данным регионом скорость ветра отопительного периода.

Необходимая документация

Часть данных необходимо взять в нормативной документации, рекомендуется скачать эти документы или найти их онлайн:

Методика определения количества тепловой энергии и теплоносителя (1);

Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны (2);

Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях (3);

Строительная климатология (4).

Для удобства литература пронумерована. Далее соответствующая документация будет обозначаться сокращенно (например, Д3).

Исходные данные. Предварительные подсчеты

Рассмотрим расчет теплопотерь на примере административного здания города Омск. Высота здания – 9 метров. Объем здания по внешнему периметру – 8560 кубических метров.

В Таблице 3.1 – Климатические параметры холодного периода года (Д4)  напротив соответствующего города находим  5-ую графу, температуру воздуха наиболее холодной пятидневки. Для Омска данный показатель равен – 37оС.

В 20-й графе этой же таблицы находим скорость ветра данного города. Данный показатель составляет 2,8 м/с.

В пункте 1.2 (Д1) находим Таблицу 2, поправочный коэффициент а для жилых помещений. В таблице представлены коэффициенты температуры шагом 5 градусов, соответственно есть данные температуры — 35 оС (коэффициент 0,95), — 40 оС (коэффициент 0,9). Рассчитываем методом интерполяции коэффициент нашей температуры — 37 оС, получаем – 0,93.

Далее п.3 (Д3) находим Классификацию помещений и определяем категорию анализируемого помещения. Поскольку речь идет об административном здании, ему присваивается категория 3в (пространство пребывания большого количества людей без верхней одежды в положении стоя).

Таблица 3 (Д3) Допустимые, достаточные значения увлажненности воздуха, силы ветра, температурного режима гражданских помещений – находим показатель Температура (оптимальная) для нашего типа здания (3в). Показатель составляет 18-20 градусов. Выбираем наименьшую границу  18оС.

Таблице 4 (Д1) Удельный показатель тепла культурно-образовательных, административных, лечебных зданий – находим соответствующий коэффициент, исходя из объема здания. Данный случай до 10 000 м3. Коэффициент составляет 0,38.

Все данные подготовлены:

g – 9,8 м/с2;

L – 9 м;

w– 2,8 м/с;

а –0,93;

V – 8560 м3;

qот – 0,38;

tв – 18оС;

 tнр – — 37оС;

Кир – необходимо рассчитать.

Далее можно просто подставить цифры формулы.

Итоговый расчет

Сначала рассчитываем коэффициент инфильтрации:

                       273 + (-37)

Кир = 10-2 √ = 0,4

                     273 + 18

Qот = 0,93*8560*0,38*(18 – (-37))*(1 + 0,4)*10-6 Гкал/час = 232933 *10-6 Гкал/час = 0,232933 Гкал/час

Для большего понимания, посмотрите данное видео:

расчет нагрузки на отоплениерасчет нагрузки на отопление

Теплопотери стен

Qcт=Kст*Fст(tвнут-tвнеш), где

  • Kст – коэффициент теплопроводности материала, °С м2/Вт;
  • Fст – площадь стены, м2;
  • tвнут – температура внутри помещения, °С;
  • tвнеш – температура снаружи, °С.

Стены дома непосредственно контактируют с внешней средой, поэтому при правильной постройке большая часть тепла будет уходить именно через них. Помимо материала на теплопотери за счет стен влияет внутренняя и наружная отделка, количество слоев стены и их теплопроводность, толщина стены. Слабыми местами в стеновых потерях являются потери на швы между панелями, различные технологические отверстия.

Для того чтобы сократить потери необходимо между слоями стены создать воздушную прослойку или прослойку, утепленную пористым утеплителем, так как воздух плохо проводит тепло и помогает сохранить его в помещении. Технологические отверстия также следует обкладывать утеплителем, для лучшего сохранения тепла.

Зачем нужен расчет теплопотерь дома?

Расчет теплопотерь дома – это учет всех составляющих, влияющих на потери тепла:

  1. Внешняя среда;
  2. Внутренняя составляющая.

Особенно актуально знать потери тепа в холодное время года. Решающим фактором здесь становится разность температур между внешней и внутренней средой. Потери тепла в зависимости от строительного материала необходимо рассчитать перед постройкой здания. Различные материалы характеризуются разной теплопроводностью. Дом, построенный из кирпича и бруса, по-разному задерживают тепло, и, соответственно для них требуется различный расход топлива на обогрев.

Очень большое влияние на сохранение тепла в помещении оказывает площадь. Недаром в Сибири бани строят маленькими, с низкими потолками.

Так же одним из факторов, влияющих на потерю тепла в помещении, является качественная теплоизоляция. Теплоизоляция, выполненная из некачественных материалов или посаженная на неправильный герметик (клей), будет только ухудшать ситуацию. В полостях такого материала может скапливаться вода. А, как известно, вода хорошо проводит тепло и не сохраняет его.

Общая потеря тепла складывается из всех составляющих:

Q=Qстен+Qокон+Qпола+Qкровли Qвытяжных систем

Рассчитать теплопотерю можно воспользовавшись он-лайн калькулятором. Здесь мы рассмотрим, как рассчитать теплопотери дома, учитывая основные факторы

Расчет теплопотерь дома

Расход тепла на нагрев приточного воздуха (инфильтрации)

Расход тепла на нагрев приточного считается для жилых комнат, кухни и санузлов по формуле:
Qi = 0,28 * Ln * ρ * C * (tp — ti) * k,
где Qi — количества тепла, необходимое для нагрева инфильтрации, Вт;
Ln — расход удаляемого воздуха, куб.м./час; принимаем равным 3 куб.м./час на каждый кв.м. площади жилого помещения.

ρ — плотность воздуха в помещении, кг./куб.м.; принимаем равной 1,1

C — удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг*K); принимаем равной 1

tp — температура воздуха помещения, град.C;
ti — температура наружного воздуха, град.C;
k — коэффициент учета встречного теплового потока в конструкциях. можно принять равным 1

Чтобы заложить низкие затраты на тепло еще на этапе проекта, читайте статью «как сэкономить на отоплении»

Обсудить эту статью, оставить отзыв в | |

Что такое теплопотери? Почему их нужно знать?

Теплопотери – это то количество тепла, которое теряют внутренние помещения через ограждающие перегородки, если температура за окном ниже той, которая должна поддерживаться внутри здания.

Необходимость расчета теплопотерь обусловлена задачей проектирования системы отопления, кондиционирования. От данного показателя зависит выбор климатической системы, мощности котельной, сечения труб, количества секций радиатора, применения системы теплый пол, других отопительных устройств.

Проект отопления. Можно ли вас развести на деньги?Проект отопления. Можно ли вас развести на деньги?

Усредненные показатели имеет смысл использовать лишь тогда, когда к помещению не предъявляется строгих требований по поддержанию определенных постоянных температур. Остальные случаи, особенно когда речь идет о жилых, общественных строениях с постоянным пребыванием людей без верхней одежды, требуют произвести точный расчет показателя теплопотерь.

На сегодняшний день человечество озадачено проблемой рационального потребления ресурсов, особенно энергетических. Правильный расчет теплопотерь позволит определить наиболее рациональный путь организации системы отопления, чтобы помещение прогревалось до комфортной температуры, при этом энергопотребление не было избыточным.

Теплотехнический расчет.

Приступаем непосредственно к теплотехническому расчету, а именно — нам необходимо подобрать толщину 2-го слоя (утеплителя) исходя из условий места строительства.
В первую очередь — определяем норму тепловой защиты из условий соблюдения санитарных норм.
Согласно формулы 3 из СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» рассчитывается нормативное (или другими словами максимально допустимое) сопротивление теплопередачи, формула выгладит так:

где:
n = 1 — коэффициент, принятый по таблице 6, из СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» для наружной стены (впрочем, в последнем актуализированном СП данный коэффициент упразднили!);

tint = 20°С — оптимальная температура в помещении, из исходных данных;

text = -30°С — температура наиболее холодной пятидневки, значение из исходных данных;

Δtn = 4°С — данный показатель принимается по таблице 5, из СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» он нормирует температурный перепад между температурой воздуха внутри помещения и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции (стены);

αint = 8,7 Вт/(м2×°С) — коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимается по таблице 7 из СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» для наружных стен.

Выполняем расчет:

получили сопротивление теплопередачи из санитарных норм Rreq = 1.437 м2*℃/Вт;

Во вторую очередь, определяем сопротивление теплопередачи из условий энергосбережения.

Определяем градусо-сутки отопительного периода, для этого воспользуемся формулой, согласно пункта 5.3 в СНиП 23-02-2003″Тепловая защита зданий»:

Dd = (tint — tht)zht = (20 + 4,0)*214 = 5136°С×сут

Примечание: градусо-сутки ещё имеют сокращенное обозначение — ГСОП.

Далее, согласно СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» в зависимости от градусо-суток района строительства, рассчитываем нормативное значение приведенного сопротивления теплопередаче по формуле:

Rreq= a*Dd + b = 0,00035 × 5136 + 1,4 = 3,1976м2×°С/Вт,

где: Dd — градусо-сутки отопительного периода в г. Муром,

a и b — коэффициенты, принимаемые по таблице 4, столбец 3, СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» для стен жилого здания.
таким образом, мы получили второе значение сопротивления теплопередачи исходя из энергоэффективности Rreq = 3,198 м2*℃/Вт;

Для дальнейшего расчета стены, мы принимаем наибольшее значение из двух рассчитанных нами показателей Rreq (1,437 и 3,198), и обозначим его как Rтреб = 3,198 м2*℃/Вт;

Определение толщины утеплителя

Для каждого слоя нашей многослойной стены необходимо рассчитать термическое сопротивление по формуле:

где:
δi- толщина слоя, мм;
λi — расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя Вт/(м × °С).

Рассчитываем термическое сопротивление для каждого слоя
1 слой (газобетонные блоки): R1 = 0,4/0,29 = 0,116 м2×°С/Вт.
3 слой (облицовочный силикатный кирпич): R3 = 0,12/0,87 = 0,104 м2×°С/Вт.
4 слой (штукатурка): R4 = 0,02/0,87 = 0,023 м2×°С/Вт.

Определение минимально допустимого (требуемого) термического сопротивления теплоизоляционного материала:

где:

Rint = 1/αint = 1/8,7 — сопротивление теплообмену на внутренней поверхности;

Rext = 1/αext = 1/23 — сопротивление теплообмену на наружной поверхности,

αext принимается по таблице 14 для наружных стен;

ΣRi = 0,116 + 0,104 + 0,023 — сумма термических сопротивлений всех слоев стены без слоя утеплителя, определенных с учетом коэффициентов теплопроводности материалов, принятых по графе А или Б (столбцы 8 и 9 таблицы Д1 СП 23-101-2004) в соответствии с влажностными условиями эксплуатации стены, м2·°С/Вт

Толщина утеплителя равна:

где: λут — коэффициент теплопроводности материала утеплителя, Вт/(м·°С).

Определение термического сопротивления стены из условия, что общая толщина утеплителя будет 250 мм:

где: ΣRт,i — сумма термических сопротивлений всех слоев ограждения, в том числе и слоя утеплителя, принятой конструктивной толщины, м2·°С/Вт.

Из полученного результата можно сделать вывод, что

R0 = 3,343м2×°С/Вт > Rтр0 = 3,198м2×°С/Вт → следовательно, толщина утеплителя подобрана правильно.

Вот мы и выполнили теплотехнический расчет стены и нам известны толщины всех слоёв, входящих в её состав. Для того, чтобы долго не разбираться с нормативной документацией и самому считать на калькуляторе все эти сложные формулы, можно воспользоваться калькулятором «Теплотехнический расчет стены», где Вам достаточно просто выбрать исходные данные, а сам расчет произведется автоматически.

Онлайн калькулятор теплопотерь

Очень легко посчитать, сколько энергии уходит за пределы строения, можно в специальном приложении на сайте santehnikportal.ru. Расчеты делаются при помощи подходящей компьютерной программы, в которую подставляются данные.

Чтобы рассчитать теплопотери, параметры помещения, регион проживания, средние температуры в холодный период и другие данные вводятся в специальные поля и раскрывающиеся списки онлайн калькулятора.

Значения пересчитываются автоматически. Результат общих теплопотерь помещения выводится нижней части калькулятора в разделе «Общие теплопотери помещения, Вт».

Мощность оборудования

кВт

Характеристики помещения

Необходимая температура внутри помещения

°C

Площадь помещения

м2

Высота помещения

м

Суммарная длина наружных (холодных) стен

м

Этажность помещения

Одноэтажное помещениеМногоэтажное помещение (первый этаж)Многоэтажное помещение (последний этаж)Многоэтажное помещение (любой другой этаж)

Материалы стены

кирпич (не менее 3-х кирпичей)кирпич (менее 3-х кирпичей, до 2-х)керамзитные блокибрус (не менее 120*120) с утеплениемсэндвич панелистандартные бетонные стеныметалл утепленный (павильон)

Размеры окон

Ширина

м

Высота

м

Количество

шт

Вид остекления

рамы деревянные, двойныерамы деревянные, одинарныестеклопакет двойнойстеклопакет тройной

Ширина

м

Высота

м

Количество

шт

Географические характеристики

Город или область

Другой регионАлтайский крайАмурская областьАрхангельская областьАстраханская областьБелгородская областьБрянская областьВладимирская областьВолгоградская областьВологодская областьВоронежская областьИвановская областьИркутская областьКабардино-Балкарская РеспубликаКалининградская областьКалужская областьКамчатская областьКемеровская областьКировская областьКостромская областьКраснодарский крайКрасноярский крайКурганская областьКурская областьЛенинградская областьЛипецкая областьМагаданская областьМосковская областьМурманская областьНижегородская областьНовгородская областьНовосибирская областьОмская областьОренбургская областьОрловская областьПензенская областьПермский крайПриморский крайПсковская областьРеспублика АдыгеяРеспублика АлтайРеспублика БашкортостанРеспублика БурятияРеспублика ДагестанРеспублика КалмыкияРеспублика Карачаево-ЧеркесияРеспублика КарелияРеспублика КомиРеспублика Марий ЭлРеспублика МордовияРеспублика Саха (Якутия)Республика Северная Осетия-АланияРеспублика ТатарстанРеспублика ТываРеспублика ХакасияРостовская областьРязанская областьСамарская областьСаратовская областьСахалинская областьСвердловская областьСмоленская областьСтавропольский крайТамбовская областьТверская областьТомская областьТульская областьТюменская областьУдмуртская РеспубликаУльяновская областьХабаровский крайЧелябинская областьЧеченская РеспубликаЧеченская республикаЧитинская областьЧувашская РеспубликаЯрославская область

Критическая (минимальная) температура

°C

Среднестатистическая температура

°C

Общие теплопотери помещения

кВт

Количество приборов

шт.

Установленная мощность

кВт

Мощность, приходящаяся на 1 м.кв

Вт/м.кв

Месячный расход электрической энергии

кВт*ч/мес

Годовой расход электрической энергии

кВт*ч/год

Также программа автоматически посчитает месячный и годовой расход электрической энергии.

Теплопотери через канализацию

Во время отопительного периода поступающая в дом вода довольно холодная, допустим, она имеет среднюю температуру +7°C. Нагрев воды требуется, когда жильцы моют посуду, принимают ванны. Также частично нагревается вода от окружающего воздуха в бачке унитаза. Всё полученное водой тепло жильцы смывают в канализацию.

Допустим, что семья в доме потребляет 15 м3 воды в месяц. Удельная теплоёмкость воды 4,183 кДж/(кг×°C). Плотность воды 1000 кг/м3. Допустим, что в среднем поступающая в дом вода нагревается до +30°C, т.е. разница температур 23°C.

Соответственно в месяц теплопотери через канализацию составят:

1000 кг/м3 × 15 м3 × 23°C × 4,183 кДж/(кг×°C) = 1443135 кДж

1443135 кДж = 400,87 кВт×ч

За 7 месяцев отопительного периода жильцы выливают в канализацию:

7 × 400,87 кВт×ч = 2806,09 кВт×ч

Программа «Теремок»

Для выполнения расчета с помощью персонального компьютера специалисты часто используют программу для теплотехнического расчета «Теремок». Она существует в онлайн-варианте и как приложение для оперативных систем.

Программа производит вычисления на основе всех необходимых нормативных документов. Работа с приложением предельно проста. Оно позволяет выполнять работу в двух режимах:

  • расчет необходимого слоя утеплителя;
  • проверка уже продуманной конструкции.

В базе данных имеются все необходимые характеристики для населенных пунктов нашей страны, достаточно лишь выбрать нужный. Также необходимо выбрать тип конструкции: наружная стена, мансардная кровля, перекрытие над холодным подвалом или чердачное.

При нажатии кнопки продолжения работы появляется новое окно, позволяющее «собрать» конструкцию. Многие материалы имеются в памяти программы. Они подразделены на три группы для удобства поиска: конструкционные, теплоизоляционные и теплоизоляционно-конструкционные. Нужно задать лишь толщину слоя, теплопроводность программа укажет сама.

При отсутствии необходимых материалов их можно добавить самостоятельно, зная теплопроводность.

Перед тем как производить вычисления, необходимо выбрать тип расчета над табличкой с конструкцией стены. В зависимости от этого программа выдаст либо толщину утеплителя, либо сообщит о соответствии ограждающей конструкции нормам. После завершения вычислений, можно сформировать отчет в текстовом формате.

«Теремок» очень удобен для пользования и с ним способен разобраться даже человек без технического образования. Специалистам же он значительно сокращает время на вычисления и оформление отчета в электронном виде.

Главным достоинством программы является тот факт, что она способна вычислить толщину утепления не только наружной стены, но и любой конструкции. Каждый из расчетов имеет свои особенности, и непрофессионалу довольно сложно разобраться во всех. Для строительства частного дома достаточно освоить данное приложение, и не придется вникать во все сложности. Расчет и проверка всех ограждающих поверхностей займет не более 10 минут.

Выбор радиаторов отопления

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

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


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

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

По упрощенной схеме выбора предлагается рассчитать площадь помещения, считаем:

3 (ширина) · 4 (длина) = 12 м2

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

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

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

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

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

0,91 · 21 · 30 : 1000 = 0,57 кВт,

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


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

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

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

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

От чего зависит теплопроводность

Теплопередача зависит от таких факторов, как:

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

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

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

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

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

R= h/ λ; (м2×0С/Вт)

Пример расчета термического сопротивления:

Исходные данные:

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

Таким образом, термическое сопротивление такой стены будет составлять:

R=0,3/0,09=3,3 м2×0С/Вт

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

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

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

Необходимые для расчета нормативные документы:

  • СНиП 23-02-2003 (СП 50.13330.2012). «Тепловая защита зданий». Актуализированная редакция от 2012 года.
  • СНиП 23-01-99* (СП 131.13330.2012). «Строительная климатология». Актуализированная редакция от 2012 года.
  • СП 23-101-2004. «Проектирование тепловой защиты зданий».
  • ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях».

Исходные данные для расчета:

  1. Определяем климатическую зону, в которой мы собираемся построить дом. Открываем СНиП 23-01-99*.»Строительная климатология», находим таблицу 1. В данной таблице находим свой город (или максимально близко расположенный от места строительства город), например, для строительства в деревне, расположенной возле г. Муром, мы возьмем показатели г. Мурома! из столбца 5 — «Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, с обеспеченностью 0,92» — «-30°С»;
  2. Определяем продолжительность отопительного периода —  открываем таблицу 1 в СНиП 23-01-99* и в столбце 11 (со средней суточной температурой наружного воздуха 8°С) продолжительность равна zht = 214 сут;
  3. Определяем среднюю температуру наружного воздуха за отопительный период, для этого из той же таблицы 1 СНИП 23-01-99* выбираем в столбце 12 значение — tht = -4,0°С .
  4. Оптимальную температуру внутри помещения принимаем по таблице 1 в ГОСТ 30494-96 — tint= 20°С;

    Затем, нам необходимо определиться с конструктивом самой стены. Поскольку раньше строили дома из одного материала (кирпич, камень и т.п.) — стены были очень толстые и массивные. Но, с развитием технологий, у людей появились новые материалы, обладающие очень хорошими показателями теплопроводности, что позволило значительно сократить толщину стен из основного (несущего материала) добавлением теплоизолирующего слоя, таким образом появились многослойные стены.

    Основных слоев в многослойной стене минимум три:

  • 1 слой — несущая стена — её назначение передавать нагрузку от вышележащих конструкций на фундамент;
  • 2 слой — теплоизоляция — её назначение максимально задерживать тепло внутри дома;
  • 3 слой — декоративный и защитный — её назначение делать красивым фасад дома и одновременно защищать слой утеплителя от воздействия внешней среды (дождь, снег, ветер и т.п.);

Рассмотрим для нашего примера следующий состав стены:

  • 1 слой — несущую стену мы принимаем газобетонных блоков толщиной 400мм (принимаем конструктивно — с учетом того, что на неё будут опираться балки перекрытия);
  • 2 слой — выполняем из минераловатной плиты, её толщину мы и определим теплотехническим расчетом!
  • 3 слой — принимаем облицовочный силикатный кирпич, толщина слоя 120 мм;
  • 4 слой — поскольку изнутри наша стена будет покрыта слоем штукатурки из цементно-песчаного раствора, тоже включим её в расчет и назначим её толщину 20мм;

Теплопотери через ограждающие конструкции

Приведу пример расчета для внешних стен двухэтажного дома.

1) Вычисляем сопротивление теплопередаче стены, деля толщину материала на его коэффициент теплопроводности. Например, если стена построена из тёплой керамики толщиной 0,5 м с коэффициентом теплопроводности 0,16 Вт/(м×°C), то делим 0,5 на 0,16: 0,5 м / 0,16 Вт/(м×°C) = 3,125 м2×°C/Вт

Коэффициенты теплопроводности строительных материалов можно взять здесь.

2) Вычисляем общую площадь внешних стен. Приведу упрощённый пример квадратного дома: (10 м ширина × 7 м высота × 4 стороны ) — (16 окон × 2,5 м2) = 280 м2 — 40 м2 = 240 м2
3) Делим единицу на сопротивление теплопередаче, тем самым получая теплопотери с одного квадратного метра стены на один градус разницы температуры. 1 / 3,125 м2×°C/Вт = 0,32 Вт / м2×°C
4) Cчитаем теплопотери стен. Умножаем теплопотери с одного квадратного метра стены на площадь стен и на разницу температур внутри дома и снаружи. Например, если внутри +25°C, а снаружи –15°C, то разница 40°C. 0,32 Вт / м2×°C × 240 м2 × 40 °C = 3072 Вт

Вот это число и является теплопотерей стен. Измеряется теплопотеря в ваттах, т.е. это мощность теплопотери.

5) В киловатт-часах удобнее понимать смысл теплопотерь. За 1 час через наши стены при разнице температур в 40°C уходит тепловой энергии: 3072 Вт × 1 ч = 3,072 кВт×ч

За 24 часа уходит энергии:

3072 Вт × 24 ч = 73,728 кВт×ч

Понятное дело, что за время отопительного периода погода разная, т.е. разница температур всё время меняется. Поэтому, чтобы вычислить теплопотери за весь отопительный период, нужно в пункте 4 умножать на среднюю разницу температур за все дни отопительного периода. Например, за 7 месяцев отопительного периода средняя разница температур в помещении и на улице была 28 градусов, значит теплопотери через стены за эти 7 месяцев в киловатт-часах:

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

Число вполне «осязаемое». Например, если бы отопление было электрическое, то можно посчитать сколько бы ушло денег на отопление, умножив полученное число на стоимость кВт×ч. Можно посчитать сколько ушло денег на отопление газом, вычислив стоимость кВт×ч энергии от газового котла. Для этого нужно знать стоимость газа, теплоту сгорания газа и КПД котла.

Кстати, в последнем вычислении вместо средней разницы температур, количества месяцев и дней (но не часов, часы оставляем), можно было использовать градусо-сутки отопительного периода — ГСОП, некоторая информация про ГСОП здесь. Можно найти уже посчитанные ГСОП для разных городов России и перемножать теплопотери с одного квадратного метра на площадь стен, на эти ГСОП и на 24 часа, получив теплопотери в кВт*ч.

Аналогично стенам нужно посчитать значения теплопотерь для окон, входной двери, крыши, фундамента. Потом всё просуммировать и получится значение теплопотерь через все ограждающие конструкции. Для окон, кстати, не нужно будет узнавать толщину и теплопроводность, обычно уже есть готовое посчитанное производителем сопротивление теплопередаче стеклопакета. Для пола (в случае плитного фундамента) разница температур не будет слишком большой, грунт под домом не такой холодный, как наружный воздух.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий