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.
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.
Зачем делать расчет теплопотерь?
Когда же делают расчет потерь тепла в доме? Расчет теплопотерь обязателен при проектировании систем отопления, систем вентиляции, воздушных отопительных систем. Расчетные температуры берут из нормативных документов. Значение внешней температуры воздуха отвечает температуре наружного воздуха наиболее холодной пятидневки. Внутреннюю температуру берут или ту, которую желаете, или из норм, для жилых помещений это 20+-2°С.
Исходными данными для расчета служат: внешняя и внутренняя температура воздуха, конструкция стен, пола, перекрытий, назначение каждого помещения, географическая зона строительства. Все тепловые потери на прямую зависят от термического сопротивления ограждающих конструкций, чем оно больше, тем меньше теплопотери.
Для обеспечения комфортных условий пребывания людей в помещении нужно чтобы было правдивым уравнение теплового баланса
Qп+ Qо+ Qс+ Qк= Qср+ Qос+ Qпр+ Qлюд,
где Qп–теплопотери через пол, Qо–теплопотери через окна, Qс–теплопотери через стену, Qк- теплопотери через крышу, Qср–теплопоступления от солнечной радиации, Qос–теплопоступления от отопительных систем, Qпр–теплопоступления от приборов, Qлюд–теплопоступления от людей.
На практике же, уравнение упрощается и все утраты компенсирует система отопления, независимо водяная или воздушная.
Расчет теплопотерь
Получив исходные данные, проектировщики начинают расчет. Рассмотрим основные виды тепловых потерь и формулы их расчета. Теплопотери бывают: через стены, через пол, через окна, через крышу, через вентиляционные шахты и дополнительные потери тепла. Термическое сопротивление для всех конструкций рассчитывается по формуле
Rст =1/ αв+Σ(δі / λі)+1/ αн,
где αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения, Вт/ м2·оС;
λі и δі – коэффициент теплопроводности для материала каждого слоя стены и толщина этого слоя в м;
αн – коэффициент теплоотдачи внешней поверхности ограждения, Вт/ м2·ос;
Коэффициенты α берутся из норм, и разные для стен и перекрытий.
И так, начнем:
R = ΔT/q.
где
- q – это количество тепла, которое уходит через квадратный метр поверхности стены или окна. Это количество тепла измеряют в ваттах на квадратный метр (Вт/ м2);
- ΔT – это разница между температурой на улице и в комнате (°С);
- R – это сопротивление теплопередачи (°С/ Вт/ м2или °С· м2/ Вт).
В случаях, когда речь идет о многослойной конструкции, то сопротивление слоев просто суммируется. К примеру, сопротивление стены из дерева, которая обложена кирпичом, является суммой трех сопротивлений: кирпичной и деревянной стенки и воздушной прослойки между ними:
R(сумм.)= R(дерев.) + R(воз.) + R(кирп.)
Распределение температуры и пограничные слои воздуха при передаче тепла через стену.
Расчет теплопотерь выполняется для самого холодного периода года периода, коим является самая морозная и ветреная неделя в году. В строительной литературе, зачастую, указывают тепловое сопротивление материалов исходя из данного условия и климатического района (либо наружной температуры), где находится ваш дом.
Таблица сопротивления теплопередачи различных материалов
при ΔT = 50 °С (Тнар. = –30 °С. Твнутр. = 20 °С.)
|
Материал и толщина стены |
Сопротивление теплопередаче Rm. |
|
Кирпичная стена |
0.592 |
|
Сруб из бревна Ø 25 |
0.550 |
|
Сруб из бруса Толщ. 20 сантиметров |
0.806 |
|
Каркасная стена (доска + |
0.703 |
|
Стена из пенобетона 20 сантиметров |
0.476 |
|
Штукатурка по кирпичу, бетону. |
0.035 |
|
Потолочное (чердачное) перекрытие |
1.43 |
|
Деревянные полы |
1.85 |
|
Двойные деревянные двери |
0.21 |
Таблица тепловых потерь окон различных конструкций при ΔT = 50 °С (Тнар. = –30 °С. Твнутр. = 20 °С.)
|
Примечание
• Четные цифры в условном обозначении стеклопакета указывают на воздушный
зазор в миллиметрах;
• Буквы Ar означают, что зазор заполнен не воздухом, а аргоном;
• Буква К означает, что наружное стекло имеет специальное прозрачное
теплозащитное покрытие.
Как видно из вышеуказанной таблицы, современные стеклопакеты дают возможность сократить теплопотери окна почти в 2 раза. К примеру, для 10 окон размером 1.0 м х 1.6 м экономия может достигать в месяц до 720 киловатт-часов.
Для правильного выбора материалов и толщины стен применим эти сведения к конкретному примеру.
В расчете тепловых потерь на один м2 участвуют две величины:
- перепад температур ΔT.
- сопротивления теплопередаче R.
Допустим температура в помещении будет составлять 20 °С. а наружная температура будет равной –30 °С. В таком случае перепад температур ΔT будет равен 50 °С. Стены изготовлены из бруса толщиной 20 сантиметров, тогда R= 0.806 °С· м2/ Вт.
Тепловые потери будут составлять 50 / 0.806 = 62 (Вт/ м2).
Для упрощения расчетов теплопотерь в строительных справочниках указывают теплопотери различного вида стен, перекрытий и т.д. для некоторых значений зимней температуры воздуха. Как правило, приводятся различные цифры для угловых помещений (там влияет завихрение воздуха, отекающего дом) и неугловых, а также учитывается разница в температур для помещений первого и верхнего этажа.
Таблица удельных теплопотерь элементов ограждения здания (на 1 м2 по внутреннему контуру стен) в зависимости от средней температуры самой холодной недели в году.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Примечание. В случае когда за стеной находится наружное неотапливаемое помещение (сени, остекленная веранда и т.п.), то потери тепла через нее будут составлять 70% от расчетных, а если за этим неотапливаемым помещением находится еще одно наружное помещение то потери тепла будут составлять 40% от расчетного значения.
Таблица удельных теплопотерь элементов ограждения здания (на 1 м2 по внутреннему контуру) в зависимости от средней температуры самой холодной недели в году.
|
Характеристика ограждения |
Наружная |
Теплопотери. |
|
Окно с двойным остеклением |
-24 |
117 |
|
Сплошные деревянные двери (двойные) |
-24 |
204 |
|
Чердачное перекрытие |
-24 |
30 |
|
Деревянные полы над подвалом |
-24 |
22 |
Далее давайте разберем пример расчета тепловых потерь 2 различных комнат одной площади при помощи таблиц.
Пример 1.
Угловая комната (1 этаж)
Характеристики комнаты:
- 1 этаж.
- площадь комнаты – 16 м2 (5х3.2).
- высота потолка – 2.75 м.
- наружных стен – две.
- материал и толщина наружных стен – брус толщиной 18 сантиметров обшит гипсокартонном и оклеен обоями.
- окна – два (высота 1.6 м. ширина 1.0 м) с двойным остеклением.
- полы – деревянные утепленные. снизу подвал.
- выше чердачное перекрытие.
- расчетная наружная температура –30 °С.
- требуемая температура в комнате +20 °С.
Далее выполняем расчет площади теплоотдающих поверхностей.
- Площадь наружных стен за вычетом окон: Sстен(5+3.2)х2.7-2х1.0х1.6 = 18.94 м2.
- Площадь окон: Sокон = 2х1.0х1.6 = 3.2 м2
- Площадь пола: Sпола = 5х3.2 = 16 м2
- Площадь потолка: Sпотолка = 5х3.2 = 16 м2
Площадь внутренних перегородок в расчете не участвует, так как по обе стороны перегородки температура одинакова, следовательно через перегородки тепло не уходит.
Теперь Выполним расчет теплопотери каждой из поверхностей:
- Qстен = 18.94х89 = 1686 Вт.
- Qокон = 3.2х135 = 432 Вт.
- Qпола = 16х26 = 416 Вт.
- Qпотолка = 16х35 = 560 Вт.
Суммарные теплопотери комнаты будут составлять: Qсуммарные = 3094 Вт.
Следует учитывать, что через стены улетучивается тепла куда больше чем через окна, полы и потолок.
Пример 2
Комната под крышей (мансарда)
Характеристики комнаты:
- этаж верхний.
- площадь 16 м2 (3.8х4.2).
- высота потолка 2.4 м.
- наружные стены; два ската крыши (шифер, сплошная обрешетка. 10 саниметров минваты, вагонка). фронтоны (брус толщиной 10 саниметров обшитый вагонкой) и боковые перегородки (каркасная стена с керамзитовым заполнением 10 саниметров).
- окна – 4 (по два на каждом фронтоне), высотой 1.6 м и шириной 1.0 м с двойным остеклением.
- расчетная наружная температура –30°С.
- требуемая температура в комнате +20°С.
Далее рассчитываем площади теплоотдающих поверхностей.
- Площадь торцевых наружных стен за вычетом окон: Sторц.стен = 2х(2.4х3.8-0.9х0.6-2х1.6х0.8) = 12 м2
- Площадь скатов крыши, ограничивающих комнату: Sскатов.стен = 2х1.0х4.2 = 8.4 м2
- Площадь боковых перегородок: Sбок.перегор = 2х1.5х4.2 = 12.6 м2
- Площадь окон: Sокон = 4х1.6х1.0 = 6.4 м2
- Площадь потолка: Sпотолка = 2.6х4.2 = 10.92 м2
Далее рассчитаем тепловые потери этих поверхностей, при этом необходимо учесть, что через пол в данном случае тепло не будет уходить, так как внизу расположено теплое помещение. Теплопотери для стен рассчитываем как для угловых помещений, а для потолка и боковых перегородок вводим 70-процентный коэффициент, так как за ними располагаются неотапливаемые помещения.
- Qторц.стен = 12х89 = 1068 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.
Суммарные теплопотери комнаты составят: Qсуммарные = 4504 Вт.
Как мы видим, теплая комната 1 этажа теряет (либо потребляет) значительно меньше тепла, чем мансардная комната с тонкими стенками и большой площадью остекления.
Чтобы данное помещение сделать пригодным для зимнего проживания, необходимо в первую очередь утеплять стены, боковые перегородки и окна.
Любая ограждающая поверхность может быть представлена в виде многослойной стены, каждый слой которой имеет собственное тепловое сопротивление и собственное сопротивление прохождению воздуха. Суммировав тепловое сопротивление всех слоев, мы получим тепловое сопротивление всей стены. Также ели просуммировать сопротивление прохождению воздуха всех слоев, можно понять, как дышит стена. Самая лучшая стена из бруса должна быть эквивалентна стене из бруса толщиной 15 – 20 антиметров. Приведенная далее таблица поможет в этом.
Таблица сопротивления теплопередаче и прохождению воздуха различных материалов ΔT=40 °С (Тнар.=–20 °С. Твнутр.=20 °С.)
|
|
Толщина |
Сопротивление |
Сопротивл. |
|
|
Ro. |
Эквивалент |
|||
|
Кирпичная кладка из обычного 12 сантиметров |
12 |
0.15 |
12 |
6 |
|
Кладка из керамзитобетонных блоков 1000 кг / м3 |
39 |
1.0 |
75 |
17 |
|
Пено- газобетон толщиной 30 см 300 кг / м3 |
30 |
2.5 |
190 |
7 |
|
Брусовал стена толщиной (сосна) 10 сантиметров |
10 |
0.6 |
45 |
10 |
Для полной картины теплопотерь всего помещения нужно учитывать
- Потери тепла через контакт фундамента с мерзлым грунтом, как правило принимают 15% от потерь тепла через стены первого этажа (с учетом сложности расчета).
- Потери тепла, которые связаны с вентиляцией. Данные потери рассчитываются с учетом строительных норм (СНиП). Для жилого дома требуется около одного воздухообмена в час, то есть за это время необходимо подать тот же объём свежего воздуха. Таким образом, потери которые связаны с вентиляцией будут составлять немного меньше чем сумма теплопотерь приходящиеся на ограждающие конструкции. Выходит, что теплопотери через стены и остекление составляет только 40%, а теплопотери на вентиляцию 50%. В европейских нормах вентиляции и утепления стен, соотношение теплопотерь составляют 30% и 60%.
- Если стена «дышит», как стена из бруса или бревна толщиной 15 – 20 сантиметров то происходит возврат тепла. Это позволяет снизить тепловые потери на 30%. поэтому полученную при расчете величину теплового сопротивления стены необходимо умножить на 1.3 (или соответственно уменьшить теплопотери).
Суммировав все теплопотери дома, Вы сможете понять какой мощности котел и отопительные приборы необходимы для комфортного обогрева дома в самые холодные и ветряные дни. Также, подобные расчеты покажут, где «слабое звено» и как его исключить с помощью дополнительной изоляции.
Выполнить расчет расхода тепла можно и по укрупненным показателям. Так, в 1-2 этажных не очень утепленных домах при наружной температуре –25 °С необходимо 213 Вт на 1 м2 общей площади, а при –30 °С – 230 Вт. Для хорошо утепленных домов – этот показатель будет составлять: при –25 °С – 173 Вт на м2 общей площади, а при –30 °С – 177 Вт.
Причины утечки тепла в системе отопления
Теплопотери касаются и отопления, где утечки тепла чаще происходят по двум причинам.
- Мощный радиатор без защитного экрана обогревает улицу.
Радиатор отопление в тепловизоре снаружи
- Не все радиаторы полностью прогреваются.
Соблюдение нехитрых правил уменьшает теплопотери и не дает системе отопления работать «в холостую»:
- За каждым радиатором стоит установить отражающий экран.
- Перед запуском отопления, раз в сезон, необходимо стравить воздух с системы и просмотреть, все ли радиаторы полностью прогреваются. Засоряться система отопления может за счет скопившего воздуха или мусора (отслоений, некачественной воды). Раз в 2-3 года систему необходимо полностью промывать.
Заметка! При новом заполнении в воду лучше добавить антикоррозийные ингибиторы. Это поддержит металлические элементы системы.
Большие теплопотери дома? Как их снизить?
Зачастую владельцам частного жилья приходится сталкиваться с проблемой повышенных теплопотерь. Несмотря на то, что все расчеты были произведены соответственно нормативной документации, тепла коттеджа всегда не хватает. Это может быть связано с огрехами, допущенными при строительстве дома, установке стеклопакетов, системы кондиционирования, утепления стен.
Чаще всего причиной утечки тепла коттеджа может стать:
- поврежденный во время монтажа или неправильно закрепленный утеплитель;
- неэффективная работа радиаторов (радиаторы слишком близко расположены к стене, нагревают ограждающую перегородку);
- проникновение холода через монтажные отверстия кондиционера или люки;
- некачественно заделанные кладочные швы;
- близкая укладка теплых полов к стене;
- некачественный монтаж стеклопакетов.
Выявить подобные дефекты можно посредством термограммы. Термограмма показывает, какие участки ограждающей перегородки нагреваются сильнее, соответственно отдают больше тепла в окружающую среду.
Чтобы избежать подобных проблем, важно позаботиться о качестве монтажных работ, утепления коттеджа этапа строительства дома. Выбор материалов утепления, стеклопакетов, систем кондиционирования, радиаторов, систем теплых полов также определяет дальнейший уровень теплопотерь. Экономия строительных материалов может впоследствии стать причиной переплат на энергоресурсы.
Сокращению теплопотерь может способствовать правильно составленный архитектурный проект дома. Считается, что отапливать одноэтажный дом простой геометрии, ограниченным количеством углов — экономичнее. Также способствует экономии наличие рольставней окон, остекление южной стороны.
Что и зачем утеплять?
При строительстве домов многие не знают, и даже не догадываются, что в построенном частном доме, в отопительный сезон до 70% тепла будет уходить на отопление улицы.
Задавшись вопросом экономии семейного бюджета и проблемой утепления дома, многие задаются вопросом: что, и как утеплять?
На этот вопрос очень легко ответить. Достаточно зимой взглянуть на экран тепловизора, и вы сразу же помете, через какие элементы конструкции уходит тепло в атмосферу.
Если у Вас нет такого прибора, то не беда, ниже мы опишем статистические данные, которые показывают, куда и в каких процентах уходит тепло из дома, а также размести видео тепловизора с реального проекта.
При утеплении дома важно понимать, что тепло уходит не только через перекрытия и крышу, стены и фундамент, но и через старые окна и двери, которые нужно будет заменить, или утеплить в холодное время года.
Холодные места на стенах
До 30% от всех теплопотерь дома приходится на стены. В современном строительстве они представляют собой многослойные конструкции из разных по теплопроводности материалов. Расчеты для каждой стены можно проводить индивидуально, но есть общие для всех погрешности, через которые из помещения уходит тепло, а снаружи в дом поступает холод.
Место, где изоляционные свойства ослаблены, называется — «мостик холода». Для стен это:
- Кладочные швы
Оптимальный шов кладки – 3мм. Достигается он чаще клеевыми составами мелкой текстуры. Когда объем раствора между блоками увеличивается – растет теплопроводность всей стены. Причем температура шва кладки может быть на 2-4 градуса холоднее основного материала (кирпича, блока и т.п.).
Кладочные швы как «термомост»
- Бетонные перемычки над проемами.
Один из высоких коэффициентов теплопроводности среди строительных материалов (1,28 — 1,61 Вт/ (м*К)) у железобетона. Это делает его источником теплопотерь. Вопрос полностью не решают и ячеистые или пенобетонные перемычки. Разница температур железобетонной балки и основной стены часто близится к 10 градусам.
Изолировать перемычку от холода можно сплошным наружным утеплением. А внутри дома — собрав короб из ГК под карниз. Так создается дополнительная воздушная прослойка для тепла.
- Монтажные отверстия и крепежные элементы.
Подключение кондиционера, ТВ-антенны оставляет прорехи в общем утеплении. Сквозной металлический крепеж и проходное отверстие необходимо плотно заделать утеплителем.
А по возможности, не выводить металлические крепления наружу, зафиксировав их внутри стены.
Дефекты с теплопотерями есть и у утепленных стен
Монтаж поврежденного материала (со сколами, сдавливанием и т.п.) оставляет уязвимые области для утечек тепла. Это хорошо видно при обследовании дома тепловизором. Яркие пятна показывают бреши в наружном утеплении.
Поврежденный утеплитель на тепловизоре
При эксплуатации важно следить за общим состоянием утепления. Ошибка в выборе клея (не специального для теплоизоляции, а плиточного) может выдать трещины в конструкции уже через 2 года. Да и основные утеплительные материалы так же имеют свои минусы. Например:
- Минвата – не гниет, и не интересна грызунам, но очень чувствительна к влаге. Поэтому срок ее добротной службы в наружном утеплении около 10 лет — затем появляются повреждения.
- Пенопласт – имеет хорошие изоляционные свойства, но легко поддается грызунам, и не устойчив к силовому воздействию и ультрафиолету. Слой утепления после монтажа требует скорой защиты (в виде конструкции или слоя штукатурки).
В работе с обоими материалами важно соблюсти четкую подгонку замков утеплительных плит и перекрестное расположение листов.
- Пенополиуретан – создает бесшовное утепление, удобен для неровных и изогнутых поверхностей, но уязвим для механических повреждений, и разрушается под УФ-лучами. Покрывать его желательно штукатурной смесью — крепление каркасов сквозь слой утеплителя нарушает общую изоляцию.
Опыт! Потери тепла могут нарастать во время эксплуатации, ведь у всех материалов есть свои нюансы. Лучше периодически оценивать состояние утепления и повреждения устранять сразу. Трещина на поверхности – это «скоростная» дорога к разрушениям утеплителя внутри.
Теплопотери через стены
Теплопотери через стены – об этом думают сразу все хозяева. Считают теплосопротивление ограждающих конструкций, утепляются до достижения нормативного показателя R и на этом заканчивают свою работу по утеплению дома. Конечно, теплопотери через стены дома надо считать – стены обладают максимальной площадью из всех ограждающих конструкций дома. Но они – не единственный путь для тепла наружу.
Утепление дома — единственный способ снизить теплопотери через стены.
Для того, чтобы ограничить теплопотери через стены, достаточно утеплить дом 150 мм высокоэффективного утеплителя для европейской части России или 200-250 мм того же утеплителя для Сибири и северных регионов. И на этом можно оставить в покое этот показатель и перейти к другим, не менее важным.
Теплопотери фундамента
Бетон – преобладающий материал в строительстве фундаментов. Его высокая теплопроводность и прямой контакт с грунтом дают до 20% теплопотерь по всему периметру здания. Фундамент особенно сильно проводит тепло из подвального помещения и неправильно смонтированного теплого пола на первом этаже.
Теплопотери через фундамент
Потери тепла увеличивает и лишняя влага, не отведенная от дома. Она разрушает фундамент, создавая лазейки для холода. К влажности чувствительны и многие теплоизоляционные материалы. Например, минвата, которая часто переходит на фундамент с общего утепления. Она легко повреждается влагой, и поэтому требует плотного защитного каркаса. Керамзит так же теряет свои теплоизоляционные свойства на постоянно влажном грунте. Его структура создает воздушную подушку и хорошо компенсирует давление грунтов при замерзании, но постоянное присутствие влаги сводит к минимуму полезные свойства керамзита в утеплении. Именно поэтому создание рабочего дренажа – обязательное условие долгой жизни фундамента и сохранения тепла.
Сюда же по важности можно отнести и гидроизоляционную защиту основания, а так же многослойную отмостку, шириной не меньше метра. При столбчатом фундаменте или пучинистом грунте отмостка по периметру утепляется, что бы защитить от промерзания грунт у основания дома. Утепляется отмостка керамзитом, листами пенополистирола или пенопласта.
Листовые материалы для утепления фундамента лучше выбирать с пазовым соединением, и его обрабатывать специальным силиконовым составом. Герметичность замков перекрывает доступ холоду и гарантирует сплошную защиту фундамента. В этом вопросе бесшовное напыление пенополиуретана имеет бесспорное преимущество. Вдобавок, материал эластичный и не трещит при пучении грунта.
Для всех видов фундаментов можно использовать разработанные схемы утепления. Исключением может быть фундамент на сваях, за счет своей конструкции. Здесь при обработке ростверка важно учитывать пучинистость грунта и выбрать технологию, не разрушающую сваи. Это сложный расчет. Практика же показывает, что дом на сваях защищает от холода грамотно утепленный пол первого этажа.
Внимание! Если в доме есть подвал, и он часто затопляется, то с утеплением фундамента это необходимо учесть. Так как утеплитель/изолятор в данном случае будет закупоривать влагу в фундаменте, и его разрушать. Соответственно – тепло будет теряться еще больше. Первым необходимо решить вопрос с затоплением.
Уязвымые места пола
Неизолированное перекрытие отдает весомую часть тепла фундаменту и стенам. Это особенно заметно при неправильном монтаже теплого пола – нагревательный элемент быстрее остывает, увеличивая затраты на обогрев помещения.
Пол на тепловизоре
Чтобы тепло от пола уходило в комнату, а не на улицу, нужно проследить, что бы монтаж шел по всем правилам. Основные из которых:
- Защита. На стены по всему периметру помещения крепится демпферная лента (либо фольгированные полистирольные листы шириной до 20 см и толщиной в 1 см). Перед этим обязательно устраняются щели, и поверхность стены выравнивается. Лента фиксируется максимально плотно к стене, изолируя теплопередачу. Когда нет воздушных «карманов» — нет утечек тепла.
- Отступ. От наружной стены до нагревающего контура должно быть не меньше 10 см. Если теплый пол монтируется ближе к стене, то он начинает обогревать улицу.
- Толщина. Характеристики необходимого экрана и утеплителя под теплый пол рассчитывается индивидуально, но к полученным цифрам лучше прибавить 10-15% запаса.
- Отделка. Стяжка поверх пола не должна содержать керамзит (он изолирует тепло в бетоне). Оптимальная толщина стяжки 3-7 см. Присутствие пластификатора в смеси бетона улучшает теплопроводность, а значит и отдачу тепла в помещение.
Серьезное утепление актуально для любого пола, и не обязательно с подогревом. Плохая теплоизоляция превращает пол в большой «радиатор» для грунта. Стоит ли его отапливать зимой?!
Важно! Холодные полы и сырость появляются в доме при не рабочей или не сделанной вентиляции подпольного пространства (не организованы продухи). Ни одна система отопления не компенсирует такой недочет.
Теплопотери пола
Холодный пол в доме – это беда. Теплопотери пола, относительно такого же показателя для стен, важнее примерно в 1,5 раза. И именно во столько же толщина утеплителя в полу должна быть больше толщины утеплителя в стенах.
Теплопотери пола становятся значимыми, когда под полом первого этажа у вас холодный цоколь или просто уличный воздух, например, при винтовых сваях.
Утепляете стены — утепляйте и пол.
Если в стены вы закладываете 200 мм базальтовой ваты или пенопласта, то в пол вам придется заложить 300 миллиметров настолько же эффективного утеплителя. Только в этом случае можно будет ходить по полу первого этажа босиком в любую, даже самую лютую, зиму.
Если же у вас под полом первого этажа отапливаемый подвал или хорошо утепленный цоколь с отлично утепленной широкой отмосткой, то утеплением пола первого этажа можно пренебречь.
Мало того, в такой подвал или цоколь стоит нагнетать нагретый воздух с первого этажа, а лучше со второго. А вот стены подвала, его плита должны быть утеплены максимально, чтобы не «обогревать» грунт. Конечно, постоянная температура грунта +4С, но это на глубине. А зимой вокруг стен подвала все те же -30С, как и на поверхности грунта.
Теплопотери через крышу
Тепло изначально стремится к верхней части дома, что делает крышу одним из самых уязвимых элементов. На нее приходится до 25% всех теплопотерь.
Холодное чердачное помещение или жилая мансарда утепляются одинаково плотно. Основные теплопотери идут на стыках материалов, не важно, утепление это или элементы конструкции. Так, часто упускаемым мостиком холода является граница стен с переходом в крышу. Этот участок желательно обрабатывать вместе с мауэрлатом.
Граница стен с переходом в крышу
Основное утепление тоже имеет свои нюансы, связанные больше с использованными материалами. Например:
- Утепление минватой нужно беречь от влаги и желательно менять каждые 10 – 15 лет. Со временем она слеживается и начинает пропускать тепло.
- Эковата, имеющая отличные свойства «дышащего» утеплителя, не должна находиться вблизи горячих источников – при нагревании она тлеет, оставляя прорехи в утеплении.
- При использовании пенополиуретана, необходимо обустроить вентиляцию. Материал паронепроницаем, а лишнюю влагу под крышей лучше не скапливать — повреждаются другие материалы, и в утеплении появляется брешь.
- Плиты в многослойной теплоизоляции должны укладываться в шахматном порядке и обязательно вплотную прилегать к элементам.
Практика! В верхних конструкциях любая брешь может отводить много дорогого тепла. Здесь важно поставить акцент на плотном и непрерывном утеплении.
Теплопотери через потолок
Все тепло идет вверх. И там оно стремится выйти наружу, то есть покинуть помещение. Теплопотери через потолок в вашем доме – это одна из наибольших величин, которая характеризует уход тепла на улицу.
Толщина утеплителя на потолке должна быть в 2 раза больше толщины утеплителя в стенах. Монтируете 200 мм в стены – монтируйте 400 мм на потолок. В этом случае вам будет гарантировано максимальное теплосопротивление вашего теплового контура.
Потолок нуждается в самом толстом утеплителе.
Что у нас получается? Стены 200 мм, пол 300 мм, потолок 400 мм. Считайте, что вы сэкономите на любом энергоносителе, которым будете отапливать свой дом.
Утечки тепла через вентиляцию
Тепло из помещения выводится по обустроенным вентиляционным каналам, обеспечивающим здоровый воздухообмен. Вентиляция, работающая «наоборот», затягивает холод с улицы. Происходит это, когда в помещении создается дефицит воздуха. Например, когда включенный вентилятор в вытяжке забирает слишком много воздуха из помещения, за счет чего он начинает затягиваться с улицы через другие вытяжные каналы (без фильтров и обогрева).
Вопросы, как не выводить большое количество тепла наружу, и как не впускать холодный воздух в дом, давно имеют свои профессиональные решения:
- В вентиляционную систему устанавливаются рекуператоры. Они возвращают до 90% тепла в дом.
- Обустраиваются приточные клапаны. Они «подготавливают» уличный воздух перед помещением – его очищают и согревают. Клапаны идут с ручной регулировкой или автоматической, которая ориентируется на разницу температур снаружи и внутри помещения.
Комфорт стоит хорошей вентиляции. При нормальном воздухообмене не образуется плесень, и создается здоровый микроклимат для обитания. Именно поэтому хорошо утепленный дом с комбинацией изолирующих материалов обязательно должен иметь рабочую вентиляцию.
Итог! Для уменьшения теплопотерь через вентиляционные каналы необходимо устранить ошибки перераспределения воздуха в помещении. В добротно работающей вентиляции только теплый воздух покидает дом, часть тепла из которого можно вернуть обратно.
Куда уходит тепло из дома?
Стены утеплены, потолок и пол тоже, ставни поставлены на пятикамерные стеклопакеты, вовсю раскочегарен газовый котел. А в доме все равно прохладно. Куда же продолжает уходить тепло из дома?
Настало время искать щели, щелки и щелочки, куда уходит тепло из дома.
Во-первых, система вентиляции. Холодный воздух приходит по приточной вентиляции в дом, теплый воздух покидает дом по вытяжной вентиляции. Чтобы уменьшить теплопотери через вентиляцию, можно установить рекуператор – теплообменник, забирающий тепло у выходящего теплого воздуха и нагревающий входящий холодный воздух.
Один из способов снизить теплопотери дома через систему вентиляции — установить рекуператор.
Во-вторых, входные двери. Чтобы исключить теплопотери через двери, следует смонтировать холодный тамбур, который будет буфером между входными дверями и уличным воздухом. Тамбур должен быть относительно герметичным и необогреваемым.
В-третьих, стоит хотя бы раз посмотреть в морозы на свой дом в тепловизор. Выезд специалистов стоит не такие большие деньги. Зато вы будете иметь на руках «карту фасадов и перекрытий», и будете четко знать, какие еще меры предпринять для того, чтобы снизить теплопотери дома в холодный период.
Теплопотери через окна и двери
Через дверные и оконные проемы дом теряет до 25% тепла. Слабые места для дверей это — прохудившийся уплотнитель, который можно легко переклеить на новый и сбившаяся внутри теплоизоляция. Заменить ее можно, сняв кожух.
Уязвимые места для деревянных и пластиковых дверей похожи на «мостики холода» в аналогичных конструкциях окон. Поэтому общий процесс на их примере и рассмотрим.
Что выдает «оконную» потерю тепла:
- Явные щели и сквозняки (в раме, вокруг подоконника, на стыке откоса и окна). Плохое прилегание створок.
- Отсыревшие и покрытые плесенью внутренние откосы. Если пена и штукатурка со временем отстали от стены, то влага снаружи подбирается ближе к окну.
- Холодная поверхность стекла. Для сравнения – энергосберегающее стекло (при -25° снаружи, а внутри комнаты +20°) имеет температуру в 10-14 градусов. И, естественно, не промерзает.
Щели окна на тепловизоре
Створки могут неплотно прилегать, когда окно не отрегулировано, и резинки по периметру износились. Положение створок можно настроить самостоятельно, равно, как и поменять уплотнитель. Полную его замену лучше проводить раз в 2-3 года, и желательно на уплотнитель «родного» производства. Посезонная чистка и смазка резинок сохраняет их эластичность при перепадах температур. Тогда уплотнитель долго не пропускает холод.
Щели в самой раме (актуально для деревянных окон) заполняются силиконовым герметиком, лучше прозрачным. Когда он попадает на стекло – не так заметно.
Стыки откосов и профиля окна так же заделываются герметиком или жидким пластиком. В сложной ситуации, можно использовать самоклеящийся пенополиэтилен – «утепляющий» скотч для окон.
Важно! Стоит проследить, что бы в отделке наружных откосов утеплитель (пенопласт и т.п.) полностью закрывал шов монтажной пены и расстояние до середины рамы окна.
Современные способы уменьшить теплопотери через стекло:
- Использование PVI-пленок. Они отражают волновое излучение и на 35-40% уменьшают потерю тепла. Пленки можно наклеить на стеклопакет уже установленный, если нет желания его менять. Важно не перепутать стороны стекла и полярность пленки.
- Установка стекла с низкоэмиссионными характеристиками: k- и i-стекла. Стеклопакеты с k-стеклами пропускают энергию коротких волн светового излучения в помещение, аккумулируя в нем тело. Длинноволновое излучение комнату уже не покидает. В итоге, стекло на внутренней поверхности имеет температуру в два раза выше, чем у обычных стекол. i-стекло удерживает тепловую энергию в доме за счет отражения до 90% тепла обратно в помещение.
- Использование стекол с серебряным напылением, которые в 2х камерных стеклопакетах сберегают на 40% больше тепла (в сравнении с обычными стеклами).
- Выбор стеклопакетов с увеличенным количеством стекол и расстоянием между ними.
Полезно! Уменьшают теплопотери через стекло — организованные воздушные завесы над окнами (можно в виде теплых плинтусов) или защитные роллеты на ночь. Особенно актуально при панорамном остеклении и сильных минусовых температурах.
Теплопотери окон
Что совершенно невозможно утеплить, так это окна. Теплопотери окон – самая большая величина, которой описывается количество тепла, покидающего ваш дом. Какими бы вы не сделали свои стеклопакеты – двухкамерными, трехкамерными или пятикамерными, теплопотери окон все равно будут гигантскими.
Как сократить теплопотери через окна? Во-первых, стоит сократить площадь остекления во всем доме. Конечно, при большом остеклении дом выглядит шикарно, и его фасад напоминает вам о Франции или Калифорнии. Но тут уже что-то одно – или витражи в половину стены или хорошее теплосопротивление вашего дома.
Хотите снизить теплопотери окон — не планируйте большую их площадь.
Во-вторых, следует хорошо утеплять оконные откосы – места прилегания переплетов к стенам.
И, в-третьих, стоит использовать для дополнительного сбережения тепла новинки строительной отрасли. Например, автоматические ночные теплосберегающие ставни. Или пленки, отражающие тепловое излучение обратно в дом, но свободно пропускающие видимый спектр.
Места примыкания строительных конструкций
Соединения нарушают целостные свойства материалов. Поэтому углы, стыки и примыкания настолько уязвимы для холода и влаги. Места соединения бетонных панелей отсыревают первыми, там же проявляются грибок и плесень. Разница температур угла комнаты (место стыковки конструкций) и основной стены может колебаться от 5-6 градусов, до минусовых температур и конденсата внутри угла.
Угол комнаты окна на тепловизоре
Подсказка! На местах таких соединений мастера рекомендуют делать снаружи увеличенный слой изоляции.
Тепло часто уходит через межэтажное перекрытие, когда плита укладывается на всю толщину стены и ее края выходят на улицу. Здесь увеличиваются теплопотери как первого, так и второго этажа. Формируются сквозняки. Опять же, если на втором этаже есть теплый пол — наружное утепление должно быть на это рассчитано.
Заключение
Места теплопотерь полезно знать не только для того, что бы обустроить дом и жить в комфортных условиях, но и что бы не переплачивать за отопление. Грамотное утепление на практике окупается за 5 лет. Срок долгий. Но ведь и дом мы не на два года строим.
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;
wp — 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;
wp – 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 √[2*9,8*9(1 — —————) + 2,82] = 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:
Укрупненный расчет
Выше описана методика точного подсчета теплопотерь, однако далеко не все используют данную формулу, зачастую обыватели довольствуются усредненными данными, уже посчитанными для помещения высотой потолков до 3 метров. Укрупненный расчет производят исходя из значения 100 Вт/1 квадратный метр помещения. Соответственно дома площадью 100 м2 необходимо обеспечить отопительную систему мощностью примерно 10 000 Вт.
Подобные расчеты являются достаточно усредненными. Учитывая, что в нашей стране большая вариативность климатических зон, использовать такой расчет нецелесообразно. При недостаточной мощности, дом не будет достаточно хорошо прогреваться, а при избыточной — ресурсы будут расходоваться впустую.
Как рассчитать теплопотери самостоятельно?
Формула расчета теплопотерь трубопровода: Q = (2π × λ × L × (Tвн – Tнар) / ln(D / d) × k
- π – константа (~ 3,14);
- λ – коэффициент теплопроводности изоляции, Вт/м°С (см. таблицу ниже);
- L – длина трубы, м;
- Tвн – температура жидкости в трубопроводе, °С;
- Tнар – температура окружающей среды, °С;
- D – наружный диаметр трубопровода с теплоизоляцией, м;
- d – внутренний диаметр трубопровода, м;
- k – коэффициент запаса мощности (1,3).
Коэффициент теплопроводности материалов – таблица по СП 61.13330.2012
| Материал | Коэффициент теплопроводности, Вт/м°С |
| Асбестовый матрац, заполненный совелитом | 0,087 |
| Асбестовый матрац, заполненный стекловолокном | 0,058 |
| Асботкань в несколько слоев | 0,13 |
| Асбестовый шнур | 0,12 |
| Асбестовый шнур (ШАОН) | 0,13 |
| Асбопухшнур (ШАП) | 0,093 |
| Асбовермикулитовые изделия марки 250 | 0,081 |
| Асбовермикулитовые изделия марки 300 | 0,087 |
| Битумоперлит | 0,12 |
| Битумокерамзит | 0,13 |
| Битумовермикулит | 0,13 |
| Диатомовые изделия марки 500 | 0,116 |
| Диатомовые изделия марки 600 | 0,14 |
| Пенопласт ФРП-1 и резопен группы 100 | 0,043 |
| Пенополиуретан | 0,05 |
| Полуцилиндры и цилиндры минераловатные марки 150 | 0,049 |
| Полуцилиндры и цилиндры минераловатные марки 200 | 0,052 |
| Совелитовые изделия марки 350 | 0,076 |
| Совелитовые изделия марки 400 | 0,078 |
| Фенольный поропласт ФЛ монолит | 0,05 |
| Шнур минераловатный марки 200 | 0,056 |
| Шнур минераловатный марки 250 | 0,058 |
| Шнур минераловатный марки 300 | 0,061 |
Заключение
Правильный расчет теплопотерь покажет, что вы профессионал своего дела. Ведь согласитесь, расчет потерь 100 Вт/м2 слегка преувеличен, а в некоторых случаях недостаточен. Поэтому потратьте на 15 минут больше времени и рассчитайте тепловые потери здания. Исходя из этого вы сможете не только спроектировать более чем комфортные условия пребывания людей, но и сэкономить заказчику немалые средства на эксплуатацию систем. А опыт показывает, что к таким проектировщикам обращаются чаще.
[spoiler title=”Источники”]
- https://eurosantehnik.ru/kaktrasschitat-teplopoteri-doma.html
- http://airducts.ru/teplopoteri/
- https://www.calc.ru/Teplopoteri-Doma-Raschet-Teplopoter.html
- https://VolgaProekt.ru/stati/teplopoteri-doma-8-uyazvimyh-mest-na-teplovizore.html
- https://StroySnab.biz/articles/utepleniye-doma-kuda-ukhodit-teplo
- https://dompraktika.ru/teplopoteri-doma-kuda-realno-ukhodi/
- https://kalk.pro/heating/heatpipe-heatloss/
[/spoiler]
