Теплопотери частного дома. Как рассчитать мощность котла?


       Задумываться о тепловых потерях Вашего жилья нужно уже на этапе его проектирования, ведь хорошо построенный и утеплённый дом – это гарантия экономии ресурсов при его содержании и отоплении. Кроме финансовых потерь на отопление плохо утеплённого  дома, так же всё время Вас будет преследовать дискомфорт, очень жарко летом, холодно зимой, сырость, бактерии и много других факторов, которые легче предотвратить, чем потом бороться с ними.


Сопротивление теплопередаче.


   Способность того или иного однородного предмета передавать тепло называется теплопроводностью. Соответственно чем больше плотность вещества, в большинстве случаев, тем больше его теплопроводность.

Величиной, обратно пропорциональной тепловой проводимости, является термическое сопротивление. У каждого материала это свойство принимает уникальные значения в зависимости от структуры, формы, а также ряда прочих факторов. Например, эффективность передачи тепла в толще материалов и в зоне их контакта с другими средами могут отличаться, особенно если между материалами есть хотя бы минимальная прослойка вещества в другом агрегатном состоянии. Количественно термическое сопротивление выражается как разница температур, разделённая на мощность теплового потока:

Rt = (T2 – T1) / P

где:

  • Rt — термическое сопротивление участка, К/Вт;
  • T2 — температура начала участка, К;
  • T1 — температура конца участка, К;
  • P — тепловой поток, Вт.

В контексте расчёта теплопотерь термическое сопротивление играет определяющую роль. Любая ограждающая конструкция может быть представлена как плоскопараллельная преграда на пути теплового потока. Её общее термическое сопротивление складывается из сопротивлений каждого слоя, при этом все перегородки складываются в пространственную конструкцию, являющуюся, собственно, зданием.

Rt = l / (λ·S)

где:

  • Rt — термическое сопротивление участка цепи, К/Вт;
  • l — длина участка тепловой цепи, м;
  • λ — коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м·К);
  • S — площадь поперечного сечения участка, м2

 

Что влияет на теплопотерю?



       Тепловые и электротехнические потери схожи по своим свойствам. Поток тепла в даннойситуации можно рассматривать как величину силы тока, поэтому для сопротивления даже не нужно придумывать своего термина. Также в полной степени справедливо и понятие наименьшего сопротивления, фигурирующего в теплотехнике как мостики холода.

   Если рассматривать любой материал в разрезе, то установить путь теплового поток, достаточно нетрудно.  Для примера возьмём стену из бетона в частном доме, в которой по технологическому заданию просверлено сквозное отверстие и вкручена стальная шпилька (как указано на рисунке). Глядя на изображение мы можем определить 3 основных потока тепла, зная, что сталь обладает большей теплопроводностью, чем бетон. Можно разделить тепловые потоки на 3 группы:

  • 1.       Тепловой поток через бетон.
  • 2.      Тепловой поток через стальной стержень.
  • 3.      Тепловой поток от стержня к бетону.

   На рисунке отчётливо видно, что к концу стержня со стороны улицы наблюдается разница температур между материалами, поскольку стальной стержень прогревается быстрее. Таким образом, сталь не только «перекачивает» тепло наружу сама по себе, она также увеличивает тепловую проводимость прилегающих к ней масс бетона.

   Практически все строительные материалы (бетон, кирпич и т.д.) состоят из твёрдого вещества, пространство между которым заполнено воздухом.

Соответственно в пористых средах все процессы протекают похожим образом. За счёт этих пор путь, по которому распространяется тепло из прямой линии превращается в кривую, как указано на рисунке. Отсюда следует вывод, что вторым фактором, влияющим на теплопроводность и теплопотери является неоднородность каждого слоя и конструкции в целом.

     Третьим фактором, который влияет на теплопроводность является накопленная в тех самых порах влага, теплопроводность которой в 25 раз ниже чем у воздуха. Отсюда следует, что если вода заполняет поры, то теплопроводность материала становится выше, чем если бы влаги не было, а при замерзании влаги теплопроводность может увеличится до 80 раз. Что бы избежать накопления влаги от комнатного воздуха и осадков необходимо сделать наружную гидроизоляцию стен и установить парозащиту.


Дифференцированные схемы расчёта теплопотерь

    Простейший способ установить размер тепловых потерь здания — суммировать значения теплового потока через конструкции, которыми это здание образовано. Такая методика полностью учитывает разницу в структуре различных материалов, а также специфику теплового потока сквозь них и в узлах примыкания одной плоскости к другой. Такой дихотомический подход сильно упрощает задачу, ведь разные ограждающие конструкции могут существенно отличаться в устройстве систем теплозащиты. Соответственно, при раздельном исследовании определить сумму теплопотерь проще, ведь для этого предусмотрены различные способы вычислений:

  • Для стен утечки теплоты количественно равны общей площади, умноженной на отношение разницы температур к тепловому сопротивлению. При этом обязательно берётся во внимание ориентация стен по сторонам света для учёта их нагрева в дневное время, а также продуваемость строительных конструкций.
  • Для перекрытий методика та же, но при этом учитывается наличие чердачного помещения и режим его эксплуатации. Также за комнатную температуру принимается значение на 3–5 °С выше, расчётная влажность тоже увеличена на 5–10%.
  • Теплопотери через пол рассчитывают зонально, описывая пояса по периметру здания. Связано это с тем, что температура грунта под полом выше у центра здания по сравнению с фундаментной частью.
  • Тепловой поток через остекление определяется паспортными данными окон, также нужно учитывать тип примыкания окон к стенам и глубину откосов.

Q = S · (ΔT / Rt)

где:

  • Q —тепловые потери, Вт;
  • S — площадь стен, м2;
  • ΔT — разница температур внутри и снаружи помещения, ° С;
  • R— сопротивление теплопередаче, м2·°С/Вт.

Пример расчёта

    Прежде чем перейти к демонстрационному примеру, ответим на последний вопрос: как правильно рассчитать интегральное термическое сопротивление сложных многослойных конструкций? Это, конечно, можно сделать вручную, благо, что в современном строительстве используется не так много типов несущих оснований и систем утепления. Однако учесть при этом наличие декоративной отделки, интерьерной и фасадной штукатурки, а также влияние всех переходных процессов и прочих факторов достаточно сложно, лучше воспользоваться автоматизированными вычислениями.


   Для примера возьмём произвольное здание, изучив описание которого читатель сможет судить о наборе исходных данных, необходимых для расчёта. Имеется одноэтажный дом правильной прямоугольной формы размерами 8,5х10 м и высотой потолков 3,1 м, расположенный в Ленинградской области. В доме выполнен неутеплённый пол по грунту досками на лагах с воздушным зазором, высота пола на 0,15 м превышает отметку планирования грунта на участке. Материал стен — шлаковый монолит толщиной 42 см с внутренней цементно-известковой штукатуркой толщиной до 30 мм и наружной шлаково-цементной штукатуркой типа «шуба» толщиной до 50 мм. Общая площадь остекления — 9,5 м2, в качестве окон использован двухкамерный стеклопакет в теплосберегающем профиле с усреднённым термическим сопротивлением 0,32 м2·°С/Вт. Перекрытие выполнено на деревянных балках: снизу оштукатурено по дранке, заполнено доменным шлаком и сверху укрыто глиняной стяжкой, над перекрытием — чердак холодного типа. Задача расчёта теплопотерь — формирование системы теплозащиты стен.



Тепловые потери пола.


Первым делом определяются тепловые потери через пол. Поскольку их доля в общем оттоке тепла наименьшая, а также по причине большого числа переменных (плотность и тип грунта, глубина промерзания, массивность фундамента и т. д.), расчёт теплопотерь проводится по упрощённой методике с использованием приведённого сопротивления теплопередаче. По периметру здания, начиная от линии контакта с поверхностью земли, описывается четыре зоны — опоясывающих полосы шириной по 2 метра. Для каждой из зон принимается собственное значение приведённого сопротивления теплопередаче. В нашем случае имеется три зоны площадью по 74, 26 и 1 м2. Пусть вас не смущает общая сумма площадей зон, которая больше площади здания на 16 м2, причина тому — двойной пересчёт пересекающихся полос первой зоны в углах, где теплопотери значительно выше по сравнению с участками вдоль стен. Применяя значения сопротивления теплопередаче в 2,1, 4,3 и 8,6 м2·°С/Вт для зон с первой по третью, мы определяем тепловой поток через каждую зону: 1,23, 0,21 и 0,05 кВт соответственно.



Тепловые потери стен.




   Используя данные о местности, а также материалы и толщину слоёв, которыми образованы стены, на упомянутом выше сервисе smartcalc.ru нужно заполнить соответствующие поля. По результатам расчёта сопротивление теплопередаче оказывается равным 1,13 м2·°С/Вт, а тепловой поток через стену — 18,48 Вт на каждом квадратном метре. При общей площади стен (за вычетом остекления) в 105,2 м2 общие теплопотери через стены составляют 1,95 кВт/ч. При этом потери тепла через окна составят 1,05 кВт.


Тепловые потери перекрытий и кровли.



   Расчёт теплопотерь через чердачное перекрытие также можно выполнить в онлайн-калькуляторе, выбрав нужный тип ограждающих конструкций. В результате сопротивление перекрытия теплопередаче составляет 0,66 м2·°С/Вт, а потери тепла — 31,6 Вт с квадратного метра, то есть 2,7 кВт со всей площади ограждающей конструкции.того суммарные теплопотери согласно расчётам составляют 7,2 кВт·ч. При достаточно низком качестве строительных конструкций здания этот показатель очевидно сильно ниже реального. На самом деле такой расчёт идеализирован, в нём не учтены специальные коэффициенты, продуваемость, конвекционная составляющая теплообмена, потери через вентиляцию и входные двери. В действительности, из-за некачественной установки окон, отсутствия защиты на примыкании кровли к мауэрлату и плохой гидроизоляции стен от фундамента реальные теплопотери могут быть в 2 или даже 3 раза больше расчётных. Тем не менее, даже базовые теплотехнические исследования помогают определиться, будут ли конструкции строящегося дома соответствовать санитарным нормам хотя бы в первом приближении.

 

Всю необходимую консультацию, а так же расчёты теплопотерь вы можете получить отправив запрос нам на электронную почту info@shtorm.by или позвонив нам по номеру +375293329944.

 


Сопутствующие Товары

Похожие статьи

Виды подключения радиаторов отопления.

Виды подключения радиаторов отопления.

 Виды подключения радиато..

Гребенки для теплого пола.

Гребенки для теплого пола.

Гребенка для обогрева теплых п..

Дымоходы 2019. Какой выбрать.

Дымоходы 2019. Какой выбрать.

Дымоход. Установка и монтаж. ..

Выбираем трубы для отопления.

Выбираем трубы для отопления.

Выбираем трубы для отопления...

Написать отзыв

Внимание: HTML не поддерживается! Используйте обычный текст.
    Плохо           Хорошо

Популярные Статьи

Электрокотлы. Плюсы и Минусы.

Электрокотлы. Плюсы и Минусы.

Электрокотлы. Плюсы и минусы. ..

Как выбрать электрокотел

Как выбрать электрокотел

Как выбрать электрокотел в 201..

Турбированный или атмосферный газовый котел?

Турбированный или атмосферный газовый котел?

Турбированный или атмосферный..

Обзор на газовый котел Viessmann Vitopend 100