Elit-decor.ru

Элит Декор
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет теплопотерь через окна

Расчет теплопотерь: показатели и калькулятор теплопотерь здания

Расчет теплопотерь дома — основа отопительной системы. Он нужен, как минимум, чтобы правильно подобрать котёл. Также можно прикинуть, сколько денег будет уходить на отопление в планируемом доме, провести анализ финансовой эффективности утепления т.е. понять окупятся ли затраты на монтаж утепления экономией топлива за срок службы утеплителя. Очень часто подбирая мощность отопительной системы помещения, люди руководствуются средним значением в 100 Вт на 1 м 2 площади при стандартной высоте потолков до трех метров. Однако, не всегда эта мощность достаточна для полного восполнения теплопотерь. Здания различаются по составу строительных материалов, их объему, нахождению в разных климатических зонах и т.д. Для грамотного расчета теплоизоляции и подбора мощности отопительных систем необходимо знать о реальных теплопотерях дома. Как их рассчитать — расскажем в этой статье.

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.

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.

Теплопоступления от людей

Тепловая энергия, вырабатываемая организмом человека, нагревает помещение. На величину влияют следующие факторы:

  • Количество человек
  • Активность (характер и продолжительность работы)
  • Характеристики внутреннего воздуха

Тепловая энергия организма делится на явную и скрытую

  • Eявная : определяется теплом организма, передаваемым окружающему воздушным массам конвекцией и излучением
  • Eскрытая : расходуется на испарение влаги кожей и лёгкими

Соотношение между этими двумя параметрами изменяется от мышечной нагрузки, а также температуры воздуха. С возрастанием активности и ростом температуры увеличивается доля Eскрытая и уменьшается составляющая Eявная. По достижении отметки 37 0C всё тепло, вырабатываемое организмом, расходуется на испарение жидкости.

Любой тип активности, включая сон, подчиняется общей закономерности: с понижением окружающей температуры растёт тепловыделение. Это необходимо учитывать, проводя расчёт теплопотерь помещения.

В комфортном для человека интервале (температурный диапазон 24–26 0C) при выполнении сидячей работы общая тепловая энергия распределяется в пропорции 60–65% на долю Eявная и 40–35% на долю Eскрытая. Количество человек в помещении оценивают в среднем. Для учреждений принят коэффициент 0,95 от номинального числа сотрудников.

Дифференцированные схемы расчёта

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.
Читать еще:  Сколько стоит установить откосы на пластиковые окна

Q = S · ( Δ T / Rt)

  • Q —тепловые потери, Вт;
  • S — площадь стен, м 2 ;
  • ΔT — разница температур внутри и снаружи помещения, ° С;
  • Rt — сопротивление теплопередаче, м 2 ·°С/Вт.

Порядок выполнения вычислений

Чтобы учесть все тепло, уходящее из дома, необходимо сделать расчет теплопотерь помещения, причем каждого по отдельности. Для этого производятся замеры всех ограждений, соседствующих с окружающей средой: стен, окон, крыши, пола и дверей.

Важный момент: обмеры следует выполнять по внешней стороне, захватывая углы строения, иначе расчет теплопотерь дома даст заниженный расход тепла.

Окна и двери измеряются по проему, который они заполняют.

По результатам замеров рассчитывается площадь каждой конструкции и подставляется в первую формулу (S, м²). Туда же вставляется значение R, полученное делением толщины ограждения на коэффициент теплопроводности строительного материала. В случае с новыми окнами из металлопластика величину R вам подскажет представитель фирмы-установщика.

В качестве примера стоит провести расчет теплопотерь через ограждающие стены из кирпича толщиной 25 см, площадью 5 м² при температуре окружающей среды -25°С. Предполагается, что внутри температура составит +20°С, а плоскость конструкции обращена к северу (β = 0,1). Сначала нужно взять из справочной литературы коэффициент теплопроводности кирпича (λ), он равен 0,44 Вт/(м°С). Затем по второй формуле вычисляется сопротивление передаче тепла кирпичной стены 0,25 м:

R = 0,25 / 0.44 = 0,57 м²°С / Вт

Чтобы определить теплопотери помещения с этой стенкой, все исходные данные надо подставить в первую формулу:

Q = 1 / 0,57 х (20 — (-25)) х 5 х (1 + 0,1) = 434 Вт = 4.3 кВт

Если в комнате имеется окно, то после вычисления его площади следует таким же образом определить теплопотери сквозь светопрозрачный проем. Такие же действия повторяются относительно полов, кровли и входной двери. В конце все результаты суммируются, после чего можно переходить к следующему помещению.

Теплопотери. Как рассчитать?

С ростом цен на энергоносители проблема теплоэффективности дома или отдельной квартиры встала особо остро. Следуя современному тренду на общее снижение затрат на отопление в России выпущены новые строительные нормы, ужесточающие требования к теплосберегающим параметрам отдельных конструкций и строительных материалов.

При оценке общих теплопотерь оцениваются суммарные потери тепла через стены, фундамент, крышу, оконные и дверные проемы, но так как известно, что через окна в некоторых случаях происходит до 30% процентов утечки тепла, остановимся подробнее на расчете энергоэффективности оконных и дверных конструкций.

Сопротивление теплопередаче и теплопроводность, в чем разница

Для того чтобы правильно оценивать реальные потери тепла через оконные конструкции или повышение теплоэффективности в результате их замены на более теплые, существует несколько контрольных величин, характеризующих способность окна сберегать тепло.

Коэффициент сопротивления теплопередаче ‒ показатель, отражающий количества тепла, которое проходит через один квадратный метр конструкции при разности температур по обе стороны в один градус. Иными словами, коэффициент сопротивления теплопередаче оценивает возможность конструкции препятствовать оттоку тепла из помещения наружу. Измеряется он в м²·°C/Вт. Чем выше этот показатель – тем лучше

Теплопроводность – понятие, обратное показателю сопротивления теплопередаче, оценивает скорость потери тепла при взаимодействии с минусовыми температурами. Чем меньше ее значение –тем лучше. Лучше понять физику процесса можно на бытовом примере, достаточно вспомнить как быстро остывает или нагревается чайная ложка, металлы обладают очень высокой теплопроводностью. Именно поэтому, даже при наличии терморазрывов и многочисленных внутренних камер, заполненных специальными вставками из пенополистирола, окна из алюминия будут на ощупь холодными даже в теплом помещении. Деревянные окна всегда будут иметь приятную теплую внутреннюю поверхность.

Для всех регионов Российской Федерации в соответствии с продолжительностью отопительного сезона и климатическими параметрами существуют нормативные показатели. Ознакомиться с ними можно в СП 50.13330.2012 СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»

Как определить насколько энергоэффективна оконная конструкция

Современные окна в качестве светопрозрачного заполнения, как правило, имеют стеклопакеты. До недавнего времени в России действовал ГОСТ 24866-99 «Стеклопакеты клееные строительного назначения. ТУ», нормирующий коэффициент сопротивления теплопередаче стеклопакетов в зависимости от комбинации стекол . С введением в силу в 2014 году нового ГОСТа на стеклопакеты, регламентирующая таблица со значениями коэффициента сопротивления теплопередаче была удалена, но для справок и расчетов можно пользоваться данными Таблицы №3 из старого ГОСТа.

В зоне оконного переплета и в зоне светопрозрачного заполнения теплопотери отличаются. В суммарном распределении площадей в конструкции окна площадь стеклопакета значительно превышает площадь оконных переплетов, поэтому определяющей в энергоэффективности будет способность стеклопакета препятствовать проникновению холода.

Сопротивление теплопередаче рассчитывается по формуле:

  • R p – коэффициент сопротивления теплопередаче оконного переплета (рамы, створок, импостов);
  • R sp – коэффициент сопротивления стеклопакета;
  • β –отношение площади остекления к площади светового проема.

Пример расчета сопротивления теплопередаче для деревянного окна высотой 1450 мм, шириной 1600 мм, разделенного вертикальным импостом на две части с одной поворотно откидной створкой с заполнение двухкамерным стеклопакетом с энергосберегающим стеклом:

  • Rp для деревянного переплета равен 0,70 м²·°C/Вт;
  • R sp двухкамерного стеклопакета с энергосберегающим стеклом ‒ 0,60 м²·°C/Вт;
  • Площадь окна ‒ 1,45х1,6м = 2,32 м. кв.

Площадь оконных переплетов рассчитывается так:

Ширина рамы по периметру, умноженная на периметр окна + ширина импоста , умноженная на его высоту + ширина створки по периметру, умноженная на периметр. Приблизительно 0,87 м.кв. Величина зависит от выбранной серии деревянного окна.

Читать еще:  Как затонировать окна на балконе

  • Fос = 2,32 м . кв ;
  • F пер = 0,87 м . кв

Подставив значения в формулу, получим значение β:

Таким образом, коэффициент сопротивления оконной конструкции будет равен:

Такой показатель энергоэффективности подойдет только для южных регионов страны, Ростовской области и Краснодарского края.

Для большей части центральных областей при тех же показателях коэффициента сопротивления теплопередаче оконных рам и переплетов потребуется:

  • Использование более теплого стеклопакета, с заполнением обеих камер аргоном или другим инертным газом;
  • Применение двух энергосберегающих стекол;
  • Сборка стеклопакета на пластиковой дистанционной рамке для удаления краевого эффекта промерзания из-за использования дистанционных рамок из алюминия.

Неправильно выполненные при монтаже окон примыкания также серьезно увеличивают теплопотери.

Регламентирование коэффициента сопротивления передачи в зависимости от продолжительности отопительного сезона

Различная продолжительность отопительного сезона в зависимости от региональных климатических особенностей регламентирует необходимые показатели сопротивления теплопередаче для разных регионов.

При выборе оконных конструкций следует ориентироваться на значение коэффициента сопротивления теплопередаче, рекомендованное в СП 50.13330.2012 СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» с учетом показателя градусо-суток отопительного периода (ГСОП).Кроме этого следует учитывать и влажностный режим эксплуатации помещения.

Проведя анализ формулы для определения теплоэффективности деревянных оконных конструкций, можно сделать вывод, что на потери тепла влияют:

  • Габаритные размеры окна и соотношение его светопрозрачной части и оконных рам, и переплетов;
  • Материал оконных рам, створок и его видимая ширина;
  • Тип стеклопакета;
  • Количество и расположение уплотнителей, для предотвращения утечки тепла через щели;
  • Качество утепляющих материалов, использованных при монтаже.

Калькулятор теплопотерь здания

  1. х см
  1. м 2 , высота см
    вверху внизу

Однако из чего же складывается микроклимат в жилой комнате? Комфортные условия для жильцов зависят от температуры воздуха tв, его влажности φв и движения vв, возникающего при наличии вентиляции. И еще один фактор влияет на уровень тепла – радиационное излучение тепла или холода tр, свойственное нагреваемым (охлаждаемым) естественным путем предметам и поверхностям в обстановке. По нему определяется результирующая температура tп, с помощью формулы [tп = (tр + tв)/2]. Все эти показатели для разных помещений можно рассмотреть в приведенной ниже таблице.

Оптимальные параметры микроклимата жилых зданий по ГОСТ 30494-96 [2]

Температура внутреннего воздуха tв , °С

Результирующая температура tп , °С

Относит. влажность внутреннего воздуха φв, %

Скорость движения воздуха v в , м/с

Буквами НН обозначаются ненормируемые параметры.

Простой расчет теплопотерь зданий.

Ниже приведен довольно простой расчет теплопотерь зданий, который, тем не менее, поможет достаточно точно определить мощность, требуемую для отопления Вашего склада, торгового центра или другого аналогичного здания. Это даст возможность еще на стадии проектирования предварительно оценить стоимость отопительного оборудования и последующие затраты на отопление, и при необходимости скорректировать проект.

Куда уходит тепло? Тепло уходит через стены, пол, кровлю и окна. Кроме того тепло теряется при вентиляции помещений. Для вычисление теплопотерь через ограждающие конструкции используют формулу:

Q — теплопотери, Вт

S — площадь конструкции, м2

T — разница температур между внутренним и наружным воздухом, °C

R — значение теплового сопротивления конструкции, м2•°C/Вт

Схема расчета такая — рассчитываем теплопотери отдельных элементов, суммируем и добавляем потери тепла при вентиляции. Все.

Предположим мы хотим рассчитать потери тепла для объекта, изображенного на рисунке. Высота здания 5…6 м, ширина – 20 м, длинна – 40м, и тридцать окон размеров 1,5 х 1,4 метра. Температура в помещении 20 °С, внешняя температура -20 °С.

Считаем площади ограждающих конструкций:

пол: 20 м * 40 м = 800 м2

кровля: 20,2 м * 40 м = 808 м2

окна: 1,5 м * 1,4 м * 30 шт = 63 м2

стены: (20 м + 40 м + 20 м + 40м) * 5 м = 600 м2 + 20 м2 (учет скатной кровли) = 620 м2 – 63 м2 (окна) = 557 м2

Теперь посмотрим тепловое сопротивление используемых материалов.

Значение теплового сопротивления можно взять из таблицы тепловых сопротивлений или вычислить исходя из значения коэффициента теплопроводности по формуле:

R – тепловое сопротивление, (м2*К)/Вт

? – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м2*К)

d – толщина материала, м

Значение коэффициентов теплопроводности для разных материалов можно посмотреть здесь.

пол: бетонная стяжка 10 см и минеральная вата плотностью 150 кг/м3. толщиной 10 см.

R (бетон) = 0.1 / 1,75 = 0,057 (м2*К)/Вт

R (минвата) = 0.1 / 0,037 = 2,7 (м2*К)/Вт

R (пола) = R (бетон) + R (минвата) = 0,057 + 2,7 = 2,76 (м2*К)/Вт

кровля: кровельные сэндвич панели из минеральной ваты толщиной 15 см

R (кровля) = 0.15 / 0,037 = 4,05 (м2*К)/Вт

окна: значение теплового сопротивления окон зависит от вида используемого стеклопакета
R (окна) = 0,40 (м2*К)/Вт для однокамерного стекловакета 4–16–4 при ?T = 40 °С

стены: стеновые сэндвич панели из минеральной ваты толщиной 15 см
R (стены) = 0.15 / 0,037 = 4,05 (м2*К)/Вт

Посчитаем тепловые потери:

Q (пол) = 800 м2 * 20 °С / 2,76 (м2*К)/Вт = 5797 Вт = 5,8 кВт

Q (кровля) = 808 м2 * 40 °С / 4,05 (м2*К)/Вт = 7980 Вт = 8,0 кВт

Q (окна) = 63 м2 * 40 °С / 0,40 (м2*К)/Вт = 6300 Вт = 6,3 кВт

Q (стены) = 557 м2 * 40 °С / 4,05 (м2*К)/Вт = 5500 Вт = 5,5 кВт

Получаем, что суммарные теплопотери через ограждающие конструкции составят:

Q (общая) = 5,8 + 8,0 + 6,3 + 5,5 = 25,6 кВт / ч

Теперь о потерях на вентиляцию.

Для нагрева 1 м3 воздуха с температуры — 20 °С до + 20 °С потребуется 15,5 Вт.

Читать еще:  Заклинило ручку пластикового окна в режиме проветривания

Q(1 м3 воздуха) = 1,4 * 1,0 * 40 / 3,6 = 15,5 Вт, здесь 1,4 – плотность воздуха (кг/м3), 1,0 – удельная теплоёмкость воздуха (кДж/(кг К)), 3,6 – коэффициент перевода в ватты.

Осталось определиться с количеством необходимого воздуха. Считается, что при нормальном дыхании человеку нужно 7 м3 воздуха в час. Если Вы используете здание как склад и на нем работают 40 человек, то вам нужно нагревать 7 м3 * 40 чел = 280 м3 воздуха в час, на это потребуется 280 м3 * 15,5 Вт = 4340 Вт = 4,3 кВт. А если у Вас будет супермаркет и в среднем на территории находится 400 человек, то нагрев воздуха потребует 43 кВт.

Итоговый результат:

Для отопления предложенного здания необходима система отопления порядка 30 кВт/ч, и система вентиляции производительностью 3000 м3 /ч с нагревателем мощность 45 кВт/ч.

Виды расчета потерь тепла в жилом доме

Рассчитать потери тепла в своей квартире или доме можно с помощью онлайн-программ расчета теплопотерь. Для каждой ограждающей конструкции (пола, стены, окна и т.п.) имеется отдельная графа, позволяющая по заданным параметрам определить примерное количество потерь и выявить уязвимые места.

Полученные данные будут точнее передавать информацию, чем расчет теплопотерь по укрупненным показателям теплопередачи, созданным в советские времена, для стандартных типовых проектов домов.

Произвести вычисления можно и с помощью теплотехнических калькуляторов, также доступных в интернете. Данные программы позволяют проверить теплоизоляционную толщину на соответствие нормативами, а также рассчитать требуемую ширину слоя теплоизоляции, исходя из их характеристик сопротивления теплоотдаче.

Существуют также программы-приложения для расчета теплопотерь дома, устанавливаемые на мобильные устройства. С их помощью можно на этапе внутренней отделки строящегося МКД подобрать элементы утепления квартиры, размеры радиаторов и т.п.

Для фактического определения утечки тепла можно использовать тепловизор. Это измерительный прибор, который используется для проверки проводимых строительных работ или для выявления уязвимых мест в старом доме, с целью последующего утепления.

Пример расчета теплопотерь дома

Рассчитаем теплопотери 2-этажного дома высотой 7 м, имеющего размеры в плане 10х10 м.

Стены имеют толщину 500 мм и выстроены из теплой керамики (Кт = 0,16 Вт/м*С), снаружи утеплены минеральной ватой толщиной 50 мм (Кт = 0,04 Вт/м*С).

В доме имеется 16 окон площадью по 2,5 кв. м.

Наружная температура в самую холодную пятидневку составляет -25 градусов.

Средняя наружная температура за отопительный период — (-5) градусов.

Внутри дома требуется обеспечить температуру +23 градуса.

Потребление воды — 15 куб. м/мес.

Продолжительность отопительного периода — 6 мес.

Определяем теплопотери через ограждающие конструкции (для примера рассмотрим только стены)

Термическое сопротивление:

  • основного материала: R1 = 0,5 / 0,16 = 3,125 кв. м*С/Вт;
  • утеплителя: R2 = 0,05/0,04 = 1,25 кв. м*С/Вт.

То же для стены в целом: R = R1 + R2 = 3.125 + 1.25 = 4.375 кв. м*С/Вт.

Определяем площадь стен: А = 10 х 4 х 7 – 16 х 2,5 = 240 кв. м.

Теплопотери через стены составят:

Qс = (240 / 4.375) * (23 – (-25)) = 2633 Вт.

Аналогичным образом рассчитываются теплопотери через крышу, пол, фундамент, окна и входную дверь, после чего все полученные значения суммируются. Термическое сопротивление дверей и окон производители обычно указывают в паспорте на изделие.

Теплопотери через вентиляцию

Определяем объем воздуха в помещении (для упрощения расчета толщина стен не учитывается):

V = 10х10х7 = 700 куб. м.

Принимая кратность воздухообмена Кв = 1, определяем теплопотери:

Qв = (700 * 1 / 3600) * 1,2047 * 1005 * (23 – (-25)) = 11300 Вт.

Вентиляция в доме

Теплопотери через канализацию

С учетом того, что жильцы потребляют 15 куб. м воды в месяц, а расчетный период составляет 6 мес., теплопотери через канализацию составят:

Qк = (15 * 6 * 1000 * 4183 * 23) / 3 600 000 = 2405 кВт*ч

Если вы не живете в дачном домике зимой, в межсезонье или в холодное лето необходимо все равно его обогревать. Электрическое отопление дачного дома в данном случае бывает самым целесообразным.

О причинах падения давления в системе отопления вы можете почитать в этом материале. Устранение неполадок.

Оценка полного объема энергозатрат

Для оценки всего объема энергозатрат за отопительный период необходимо пересчитать теплопотери через вентиляцию и ограждающие конструкции с учетом средней температуры, то есть dT составит не 48, а только 28 градусов.

Тогда средняя мощность потерь через стены составят:

Qс = (240 / 4.375) * (23 – (-5)) = 1536 Вт.

Предположим, что через крышу, пол, окна и двери дополнительно теряется в среднем 800 Вт, тогда совокупная средняя мощность теплопотерь через ограждающие конструкции составит Q = 1536 + 800 = 2336 Вт.

Qв = (700 * 1 / 3600) * 1,2047 * 1005 * (23 – (-5)) =6592 Вт.

Тогда за весь период на отопление придется затратить:

W = ((2336 + 6592)*24*183)/1000 = 39211 кВт*ч.

К этой величине нужно прибавить 2405 кВт*ч потерь через канализацию, так что общий объем энергозатрат за отопительный период составит 41616 кВт*ч.

Если в качестве энергоносителя используется только газ, из 1-го куб. м которого удается получить 9,45 кВт*ч тепла, то его понадобится 41616 / 9,45 = 4404 куб. м.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector