Тепловтрати будинку, розрахунок тепловтрат
Методика розрахунку тепловтрат приватного будинку, втрати тепла в житлових і нежитлових приміщеннях, приклади розрахунку тепловтрат.
Який наказував би підхід - це норми, що пред'являються до окремих елементів теплозахисту будівлі: зовнішніх стін, підлог над не опалювальним просторами, покриттям і горищним перекриттям, вікнам, вхідних дверей і т.д.
Споживчий підхід (опір теплопередачі може бути знижено стосовно приписував рівню за умови, що проектний питома витрата теплової енергії на опалення приміщення нижче нормативного).
- Перепад між температурами повітря всередині приміщення і зовні не повинен перевищувати певних допустимих значень. Максимальних значень перепаду температур для зовнішньої стіни 4 ° С. для покриття і горищного перекриття 3 ° С і для перекриття над підвалами та підпідлоговими 2 ° С.
- Температура на внутрішній поверхні огородження повинна бути вище температури точки роси.
Наприклад. для Москви і московської області необхідне теплотехнічне опір стіни по споживчому підходу становить 1.97 ° С · м 2 / Вт, а по який приписував підходу:
- для будинку постійного проживання 3.13 ° С · м 2 / Вт.
- для адміністративних та інших громадських будівель, в тому числі споруд сезонного проживання 2.55 ° С · м 2 / Вт.
Отже, для правильного вибору потужності котла опалення або нагрівальних приладів, необхідно розрахувати реальні тепловтрати вашого будинку. Як правило, житловий будинок втрачає тепло через стіни, дах, вікна, землю, так само істотні втрати тепла можуть припадати на вентиляцію.
Тепловтрати в основному залежать від:
- різниці температур в будинку і на вулиці (чим вище різниця, тим вище втрати).
- теплозахисних характеристик стін, вікон, перекриттів, покриттів.
Стіни, вікна, перекриття, мають певний опір витоку тепла, теплозахисні властивості матеріалів оцінюють величиною, яка називається опором теплопередачі.
Опір теплопередачі покаже, яка кількість тепла просочиться через квадратний метр конструкції при заданому перепаді температур. Можна сформулювати це питання по іншому: який перепад температур буде виникати при проходженні певної кількості тепла через квадратний метр огорож.
R = δT / q.
- q - це кількість тепла, яке йде через квадратний метр поверхні стіни або вікна. Це кількість тепла вимірюють у ватах на квадратний метр (Вт / м 2);
- δT - це різниця між температурою на вулиці і в кімнаті (° С);
- R - це опір теплопередачі (° С / Вт / м 2 або ° С · м 2 / Вт).
У випадках, коли мова йде про багатошарової конструкції, то опір шарів просто підсумовується. Наприклад, опір стіни з дерева, яка обкладена цеглою, є сумою трьох опорів: цегляної та дерев'яної стінки і повітряного прошарку між ними:
R (сум.) = R (дерев.) + R (віз.) + R (цегл.)
Розподіл температури і прикордонні шари повітря при передачі тепла через стіну.
Розрахунок тепловтрат виконується для самого холодного періоду року періоду, яким є сама морозна і вітряна тиждень в році. У будівельній літературі, часто, вказують теплове опір матеріалів виходячи з даної умови і кліматичного району (або зовнішньої температури), де знаходиться ваш будинок.
Таблиця опору теплопередачі різних матеріалів
при δT = 50 ° С (Тнар. = -30 ° С. Твнутр. = 20 ° С.)
Матеріал і товщина стіни
Примітка
• Парні цифри в умовному позначенні склопакета вказують на повітряний
зазор в міліметрах;
• Букви Ar означають, що зазор заповнений повітрям, а аргоном;
• Буква До означає, що зовнішнє скло має спеціальне прозоре
теплозащитное покриття.
Як видно з вищевказаної таблиці, сучасні склопакети дають можливість скоротити тепловтрати вікна майже в 2 рази. Наприклад, для 10 вікон розміром 1.0 м х 1.6 м економія може досягати в місяць до 720 кіловат-годин.
Для правильного вибору матеріалів і товщини стін застосуємо ці відомості до конкретного прикладу.
У розрахунку теплових втрат на один м 2 беруть участь дві величини:
- перепад температур δT.
- опору теплопередачі R.
Припустимо температура в приміщенні буде складати 20 ° С. а зовнішня температура буде рівною -30 ° С. В такому випадку перепад температур δT буде дорівнює 50 ° С. Стіни виготовлені з бруса товщиною 20 сантиметрів, тоді R = 0.806 ° С · м 2 / Вт.
Теплові втрати становитимуть 50 / 0.806 = 62 (Вт / м 2).
Для спрощення розрахунків тепловтрат в будівельних довідниках вказують тепловтрати різного виду стін, перекриттів і т.д. для деяких значень зимової температури повітря. Як правило, наводяться різні цифри для кутових приміщень (там впливає завихрення повітря, набрякає будинок) і некутових. а також враховується різниця в температур для приміщень першого і верхнього поверху.
Таблиця питомих тепловтрат елементів огорожі будівлі (на 1 м 2 по внутрішньому контуру стін) в залежності від середньої температури найхолоднішою тижні в році.
Кутова кімната (1 поверх)
- 1 поверх.
- площа кімнати - 16 м 2 (5х3.2).
- висота стелі - 2.75 м.
- зовнішніх стін - дві.
- матеріал і товщина зовнішніх стін - брус товщиною 18 сантиметрів обшитий гіпсокартоном і обклеєний шпалерами.
- вікна - два (висота 1.6 м. ширина 1.0 м) з подвійним склінням.
- підлоги - дерев'яні утеплені. знизу підвал.
- вище горищне перекриття.
- розрахункова зовнішня температура -30 ° С.
- необхідна температура в кімнаті +20 ° С.
Далі виконуємо розрахунок площі тепловіддаючим поверхонь.
- Площа зовнішніх стін за вирахуванням вікон: Sстен (5 + 3.2) х2.7-2х1.0х1.6 = 18.94 м 2.
- Площа вікон: Sокон = 2х1.0х1.6 = 3.2 м 2
- Площа статі: Sпол = 5х3.2 = 16 м 2
- Площа стелі: Sпотолка = 5х3.2 = 16 м 2
Площа внутрішніх перегородок в розрахунку не бере участь, так як по обидва боки перегородки температура однакова, отже через перегородки тепло не йде.
Тепер Виконаємо розрахунок тепловтрати кожної з поверхонь:
Сумарні тепловтрати кімнати становитимуть: Qсуммарние = 3094 Вт.
Слід враховувати, що через стіни випаровується тепла куди більше ніж через вікна, підлоги і стеля.
Кімната під дахом (мансарда)
- поверх верхній.
- площа 16 м 2 (3.8х4.2).
- висота стелі 2.4 м.
- зовнішні стіни; два ската даху (шифер, суцільна обрешетка. 10 саніметров мінвати, вагонка). фронтони (брус товщиною 10 саніметров обшитий вагонкою) і бічні перегородки (каркасна стіна з керамзитовим заповненням 10 саніметров).
- вікна - 4 (по два на кожному фронтоні), висотою 1.6 м і шириною 1.0 м з подвійним склінням.
- розрахункова зовнішня температура -30 ° С.
- необхідна температура в кімнаті + 20 ° С.
Далі розраховуємо площі тепловіддаючим поверхонь.
- Площа торцевих зовнішніх стін за вирахуванням вікон: Sторц.стен = 2х (2.4х3.8-0.9х0.6-2х1.6х0.8) = 12 м 2
- Площа скатів даху, що обмежують кімнату: Sскатов.стен = 2х1.0х4.2 = 8.4 м 2
- Площа бічних перегородок: Sбок.перегор = 2х1.5х4.2 = 12.6 м 2
- Площа вікон: Sокон = 4х1.6х1.0 = 6.4 м 2
- Площа стелі: Sпотолка = 2.6х4.2 = 10.92 м 2
Далі розрахуємо теплові втрати цих поверхонь, при цьому необхідно врахувати, що через пів в даному випадку тепло не буде йти, так як внизу розташована тепле приміщення. Тепловтрати для стін розраховуємо як для кутових приміщень, а для стелі та бокових перегородок вводимо 70-відсотковий коефіцієнт, так як за ними розташовуються неопалювані приміщення.
- Qторц.стен = 12х89 = тисячі шістьдесят вісім 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.
Сумарні тепловтрати кімнати складуть: Qсуммарние = 4504 Вт.
Як ми бачимо, тепла кімната 1 поверху втрачає (або споживає) значно менше тепла, ніж мансардні кімната з тонкими стінками і великою площею скління.
Щоб дане приміщення зробити придатним для зимового проживання, необхідно в першу чергу утеплювати стіни, бокові перегородки та вікна.
Будь-яка захисна поверхня може бути представлена у вигляді багатошарової стіни, кожен шар якої має власне теплове опір і власне опір проходженню повітря. Підсумувавши тепловий опір всіх верств, ми отримаємо тепловий опір всієї стіни. Також їли підсумувати опір проходженню повітря всіх верств, можна зрозуміти, як дихає стіна. Найкраща стіна з бруса повинна бути еквівалентна стіні з бруса товщиною 15 - 20 антіметров. Наведена далі таблиця допоможе у цьому.
Таблиця опору теплопередачі і проходженню повітря різних матеріалів δT = 40 ° С (Тнар. = -20 ° С. Твнутр. = 20 ° С.)
Для повної картини тепловтрат всього приміщення потрібно враховувати
- Втрати тепла через контакт фундаменту з мерзлим грунтом, як правило приймають 15% від втрат тепла через стіни першого поверху (з урахуванням складності розрахунку).
- Втрати тепла, які пов'язані з вентиляцією. Дані втрати розраховуються з урахуванням будівельних норм (СНиП). Для житлового будинку потрібно близько одного повітрообміну в годину, тобто за цей час необхідно подати той же обсяг свіжого повітря. Таким чином, втрати які пов'язані з вентиляцією становитимуть трохи менше ніж сума тепловтрат припадають на огороджувальні конструкції. Виходить, що тепловтрати через стіни і скління становить тільки 40%, а втрати тепла на вентиляцію 50%. У європейських нормах вентиляції і утеплення стін, співвідношення тепловтрат становлять 30% і 60%.
- Якщо стіна «дихає», як стіна з бруса або колоди товщиною 15 - 20 сантиметрів то відбувається повернення тепла. Це дозволяє знизити теплові втрати на 30%. тому отриману при розрахунку величину теплового опору стіни необхідно помножити на 1.3 (або відповідно зменшити тепловтрати).
Підсумувавши всі тепловтрати будинку, Ви зможете зрозуміти якої потужності котел і опалювальні прилади необхідні для комфортного обігріву будинку в найхолодніші і вітряні дні. Також, подібні розрахунки покажуть, де «слабка ланка» і як його виключити з допомогою додаткової ізоляції.
Виконати розрахунок витрати тепла можна і за укрупненими показниками. Так, в 1-2 поверхових не надто утеплених будинках при зовнішній температурі -25 ° С необхідно 213 Вт на 1 м 2 загальної площі, а при -30 ° С - 230 Вт. Для добре утеплених будинків - цей показник становитиме: при -25 ° С - 173 Вт на м 2 загальної площі, а при -30 ° С - 177 Вт.