Щоб ваш будинок не виявився бездонною ямою для витрат на опалення, пропонуємо вивчити базові напрямки теплотехнічних досліджень та методологію розрахунків. Без попереднього розрахункутеплової проникності та вологонакопичення втрачається вся суть житлового будівництва.
Фізика теплотехнічних процесів
Різні області фізики мають багато схожого в описі явищ, що ними вивчаються. Так і в теплотехніці: принципи, що описують термодинамічні системи, наочно перегукуються з основами електромагнетизму, гідродинаміки та класичної механіки. Зрештою, йдеться про опис одного й того ж світу, тому не дивно, що моделі фізичних процесів характеризуються деякими загальними рисамиу багатьох сферах досліджень.
Суть теплових явищ легко зрозуміти. Температура тіла або ступінь його нагрівання є нічим іншим, як міра інтенсивності коливань елементарних частинок, з яких це тіло складається. Очевидно, що при зіткненні двох частинок, у якої енергетичний рівень вищий, передаватиме енергію частинці з меншою енергією, але ніколи навпаки. Проте це єдиний шлях обміну енергією, передача можлива також у вигляді квантів теплового випромінювання. При цьому базовий принципобов'язково зберігається: квант, випромінюваний менш нагрітим атомом, не в змозі передати енергію гарячішій елементарній частинці. Він відбивається від неї і або пропадає безслідно, або передає свою енергію іншому атому з меншою енергією.
Термодинаміка хороша тим, що процеси, що відбуваються в ній, абсолютно наочні і можуть інтерпретуватися під виглядом. різних моделей. Головне — дотримуватися базових постулатів, таких як закон передачі енергії та термодинамічної рівноваги. Отже якщо ваше уявлення відповідає цим правилам, ви легко зрозумієте методику теплотехнічних розрахунків від і до.
Поняття опору теплопередачі
Здатність того чи іншого матеріалу передавати тепло називається теплопровідністю. У загальному випадку вона завжди вища, чим більша щільність речовини і чим краще її структура пристосована для передачі кінетичних коливань.
Величиною, обернено пропорційної теплової провідності, є термічний опір. У кожного матеріалу ця властивість набуває унікальних значень залежно від структури, форми, а також ряду інших факторів. Наприклад, ефективність передачі тепла в товщі матеріалів і в зоні їх контакту з іншими середовищами можуть відрізнятися, особливо якщо між матеріалами є хоча б мінімальний прошарок речовини в іншому агрегатному стані. Кількісно термічний опір виражається як різниця температур, поділена на потужність теплового потоку:
R t = (T 2 - T 1)/P
- R t - Термічний опір ділянки, К / Вт;
- T 2 - температура початку ділянки, К;
- T 1 - температура кінця ділянки, К;
- P - тепловий потік, Вт.
У контексті розрахунку тепловтрат термічний опір грає визначальну роль. Будь-яка конструкція, що захищає, може бути представлена як плоскопаралельна перешкода на шляху теплового потоку. Її загальний термічний опір складається з опорів кожного шару, причому всі перегородки складаються в просторову конструкцію, що є, власне, будинком.
R t = l/(λ·S)
- R t - Термічний опір ділянки ланцюга, К / Вт;
- l - Довжина ділянки теплового ланцюга, м;
- λ - коефіцієнт теплопровідності матеріалу, Вт/(м·К);
- S - площа поперечного перерізу ділянки, м2.
Чинники, що впливають на тепловтрати
Теплові процеси добре корелюють з електротехнічними: у ролі напруги виступає різниця температур, тепловий потік можна розглядати як силу струму, а для опору навіть свого терміну вигадувати не потрібно. Також цілком справедливе і поняття найменшого опору, що фігурує в теплотехніці як містки холоду.
Якщо розглядати довільний матеріал у розрізі, досить легко встановити шлях теплового потоку як на мікро-, так і на макрорівні. Як перша модель приймемо бетонну стіну, В якій за технологічною необхідністю виконані наскрізні кріплення сталевими стрижнями довільного перерізу Сталь проводить тепло кілька краще бетону, тому ми можемо виділити три основні теплові потоки:
- через товщу бетону
- через сталеві стрижні
- від сталевих стрижнів до бетону
Модель останнього теплового потоку найцікавіша. Оскільки сталевий стрижень прогрівається швидше, ближче до зовнішньої частини стіни буде спостерігатися різниця температур двох матеріалів. Таким чином, сталь не тільки перекачує тепло назовні сама по собі, вона також збільшує теплову провідність прилеглих до неї мас бетону.
У пористих середовищах теплові процеси протікають схожим чином. Практично все будівельні матеріалискладаються з розгалуженої павутини твердої речовини, простір між яким заповнений повітрям. Таким чином, основним провідником тепла служить твердий, щільний матеріал, але за рахунок складної структури шлях, яким поширюється теплота, виявляється більше поперечного перерізу. Таким чином, другий фактор, що визначає термічний опір, це неоднорідність кожного шару та огороджувальної конструкції загалом.
Третім чинником, що впливає теплопровідність, ми можемо назвати накопичення вологи в порах. Вода має термічний опір у 20-25 разів нижче, ніж у повітря, таким чином, якщо вона наповнює пори, в цілому теплопровідність матеріалу стає навіть вищою, ніж якби взагалі не було. При замерзанні води ситуація стає ще гіршою: теплопровідність може зрости до 80 разів. Джерелом вологи, як правило, служить кімнатне повітрята атмосферні опади. Відповідно, три основні методи боротьби з таким явищем — це зовнішня гідроізоляціястін, використання парозахисту та розрахунок вологонакопичення, який обов'язково проводиться паралельно прогнозуванню тепловтрат.
Диференційовані схеми розрахунку
Найпростіший спосіб встановити розмір теплових втрат будівлі - підсумовувати значення теплового потоку через конструкції, якими ця будівля утворена. Така методика повністю враховує різницю у структурі різних матеріалів, а також специфіку теплового потоку крізь них та у вузлах примикання однієї площини до іншої. Такий дихотомічний підхід дуже спрощує завдання, адже різні огороджувальні конструкції можуть істотно відрізнятися в пристрої систем теплозахисту. Відповідно, при роздільному дослідженні визначити суму тепловтрат простіше, адже для цього передбачено різні способиобчислень:
- Для стін витоку теплоти кількісно рівні загальної площі, помноженої на відношення різниці температур теплового опору. При цьому обов'язково береться до уваги орієнтація стін по сторонах світла для врахування їх нагріву. денний час, а також продуваність будівельних конструкцій.
- Для перекриттів методика та сама, але при цьому враховується наявність горищного приміщеннята режим його експлуатації. Також за кімнатну температуруприймається значення на 3-5 ° С вище, розрахункова вологість також збільшена на 5-10%.
- Тепловтрати через підлогу розраховують зонально, описуючи пояси по периметру будівлі. Пов'язано це з тим, що температура ґрунту під підлогою вища у центру будівлі в порівнянні з фундаментною частиною.
- Тепловий потік через скління визначається паспортними даними вікон, також потрібно враховувати тип примикання вікон до стін та глибину укосів.
Q = S · (ΔT / R t)
- Q-теплові втрати, Вт;
- S - площа стін, м 2;
- ΔT — різниця температур усередині та зовні приміщення, °С;
- R t - Опір теплопередачі, м 2 · ° С / Вт.
Приклад розрахунку
Перш ніж перейти до демонстраційного прикладу, відповімо на останнє питання: як правильно розрахувати інтегральний термічний опір складних багатошарових конструкцій? Це, звичайно, можна зробити вручну, благо, що в сучасному будівництві використовується не так багато типів несучих основ та систем утеплення. Однак врахувати при цьому наявність декоративного оздоблення, інтер'єру та фасадної штукатурки, і навіть вплив всіх перехідних процесів та інших чинників досить складно, краще користуватися автоматизованими обчисленнями. Один з найкращих мережевих ресурсів для таких завдань – smartcalc.ru, який додатково складає діаграму зміщення точки роси залежно від кліматичних умов.
Наприклад візьмемо довільне будинок, вивчивши опис якого читач зможе судити про набір вихідних даних, необхідні розрахунку. Є одноповерховий дімправильною прямокутної формирозмірами 8,5х10 м та висотою стель 3,1 м, розташований у Ленінградській області. У будинку виконана неутеплена підлога по ґрунту дошками на лагах з повітряним зазором, висота підлоги на 0,15 м перевищує позначку планування ґрунту на ділянці. Матеріал стін — шлаковий моноліт завтовшки 42 см із внутрішньою цементно-вапняною штукатуркою товщиною до 30 мм та зовнішньою шлаково-цементною штукатуркою типу «шуба» товщиною до 50 мм. Загальна площа скління - 9,5 м 2, як вікна використаний двокамерний склопакет в теплозберігаючий профілі з усередненим термічним опором 0,32 м 2 · ° С / Вт. Перекриття виконано на дерев'яних балках: знизу оштукатурено по доріжці, заповнене доменним шлаком і зверху вкрите глиняною стяжкою, над перекриттям - горище холодного типу. Завдання розрахунку тепловтрат - формування системи теплозахисту стін.
Насамперед визначаються теплові втрати через підлогу. Оскільки їхня частка в загальному відпливі тепла найменша, а також через велику кількість змінних (щільність і тип грунту, глибина промерзання, масивність фундаменту і т. д.), розрахунок тепловтрат проводиться за спрощеною методикою з використанням опору теплопередачі. По периметру будівлі, починаючи від лінії контакту з поверхнею землі, описується чотири зони - оперізуючі смуги шириною по 2 метри. Для кожної із зон приймається власне значення приведеного опору теплопередачі. У нашому випадку є три зони площею по 74, 26 та 1 м 2 . Нехай вас не бентежить загальна сума площ зон, яка більша за площу будівлі на 16 м 2 , причина тому — подвійний перерахунок смуг першої зони, що перетинаються, в кутах, де тепловтрати значно вищі порівняно з ділянками вздовж стін. Застосовуючи значення опору теплопередачі в 2,1, 4,3 та 8,6 м 2 ·°С/Вт для зон з першою по третю, ми визначаємо тепловий потік через кожну зону: 1,23, 0,21 та 0,05 кВт відповідно.
Стіни
Використовуючи дані про місцевість, а також матеріали та товщину шарів, якими утворені стіни, на згаданому вище сервісі smartcalc.ru потрібно заповнити відповідні поля. За результатами розрахунку опір теплопередачі виявляється рівним 1,13 м 2 · ° С/Вт, а тепловий потік через стіну – 18,48 Вт на кожному квадратному метрі. За загальної площі стін (з відрахуванням скління) в 105,2 м 2 загальні тепловтрати через стіни становлять 1,95 кВт/год. При цьому втрати тепла через вікна становитимуть 1,05 кВт.
Перекриття та покрівля
Розрахунок тепловтрат через горищне перекриттятакож можна виконати в онлайн-калькуляторі, обравши потрібний тип конструкцій, що захищають. В результаті опір перекриття теплопередачі становить 0,66 м 2 · ° С / Вт, а втрати тепла - 31,6 Вт з квадратного метра, тобто 2,7 кВт з усієї площі конструкції, що захищає.
Разом сумарні тепловтратизгідно з розрахунками становлять 7,2 кВт · год. При досить низькій якості будівельних конструкцій будівлі цей показник явно значно нижчий від реального. Насправді такий розрахунок ідеалізований, у ньому не враховані спеціальні коефіцієнти, продуваність, конвекційна складова теплообміну, втрати через вентиляцію та вхідні двері. Насправді, через неякісної установкивікон, відсутності захисту на примиканні покрівлі до мауерлата та поганої гідроізоляції стін від фундаменту реальні тепловтрати можуть бути в 2 або навіть 3 рази більші за розрахункові. Тим не менш, навіть базові теплотехнічні дослідження допомагають визначитися, чи будуть конструкції будинку, що будується, відповідати санітарним нормамхоча б у першому наближенні.
Насамкінець дамо одну важливу рекомендацію: якщо ви дійсно хочете отримати повне уявлення про теплову фізику конкретної будівлі, необхідно використовувати розуміння описаних у цьому огляді принципів та спеціальну літературу. Наприклад, дуже гарною підмогою у цій справі може стати довідковий посібник Олени Малявіної «Тепловтрати будівлі», де дуже докладно пояснено специфіку теплотехнічних процесів, дано посилання на необхідні нормативні документи, а також наведено приклади розрахунків та вся необхідна довідкова інформація.
Прикинув втрати перекриття (підлоги по грунту без утеплювача) Сильно багато виходить
при теплопровідності бетону 1,8 виходить 61491кВт * год сезон
Думаю середню різницю температур потрібно прийняти не 4033*24 т. к. земля все-таки тепліша за атмосферне повітряДля підлоги різниця температур буде меншою, повітря на вулиці -20 градусів, а земля під підлогами може бути +10 градусів. Тобто при температурі в будинку 22 градуси для розрахунку втрат тепла в стінах різниця температур буде 42 градуси, а для підлоги буде в цей же час лише 12 градусів.
Я собі теж зробив такий розрахунок ще минулого року щоб вибрати товщину утеплення економічно обґрунтованою. Але зробив складніший розрахунок. Знайшов в інеті для свого міста статистику за температурами за попередній рік, причому з кроком кожні чотири години. тобто вважаю що протягом чотирьох годин температура постійна. Для кожної температури визначив скільки годин на рік на цю температуру довелося і порахував втрати для кожної температури за сезон, розбив за статтями, стіни, горище, підлогу, вікна, вентиляція. Для підлоги прийняв різницю температур постійної 15 градусів як (у мене підвал). Оформив це все таблицею в екселі. Задаю товщину утеплювача і одразу бачу результат.
Стіни у мене силікатна цегла 38 см. Будинок двоповерховий плюс підвал, площа з підвалом 200 кв. м. Результати такі:
Пінопласт 5 см. Економія за сезон складе 25 919 руб, простий термін окупності (без інфляції) 12,8 років.
Пінопласт 10 см. Економія за сезон складе 30 017 руб, простий термін окупності (без інфляції) 12,1 років.
Пінопласт 15 см. Економія за сезон складе 31 690 руб, простий термін окупності (без інфляції) 12,5 років.Тепер трохи іншу цифру прикидаємо. порівняємо 10 см та окупність до них додаткових 5 см (до 15)
Так ось, додаткова економія за +5 см становить близько 1700 руб на сезон. а додаткові витрати на утеплення приблизно 31 500 руб тобто ці дод. 5 см утеплювача окупляться лише через 19 років. Воно того не варто, хоча до розрахунків я мав намір робити 15 см щоб знизити експлуатаційні витрати на газ, але тепер бачу, що шкірка овчинних виробів не варто, дод. економія 1700 руб на рік, це не серйозноЩе для порівняння, до перших п'яти див, додатково додаємо ще 5 див, то дод. економія складе 4100 на рік, дод. витрати 31500, окупність 7.7 року, це вже нормально. Робитиму 10 см. тонше все ж таки не хочу, не серйозно як то.
Так за своїми розрахунками отримав наступні результати
стіна цегла 38 см плюс 10 см пінопласт.
вікна енергозберігаючі.
Стеля 20 див. мін вата (дошки не вважав, плюс дві плівки і повітряний зазор 5 див. і ще між перекриттям і чистовою стелею вийде повітряний прошарок, Втрати значить ще менше будуть але поки це не беру в розрахунок), підлога пеноплат або що там ще 10 см. плюс вентиляція.Разом втрати за рік становлять 41245 кВт. год, це приблизно 4700 куб м. газуна рік або приблизно 17500 руб/ Рік (1460 руб / міс.) Мені здається нормально вийшло. Хочу ще рекуператор на саморобний вентиляцію зробити, а то прикинув 30-33% всіх втрат тепла, це втрати на вентиляцію, з цим треба щось вирішувати., не хочеться в закупореній коробочці сидіти.
Не всі матеріали, які застосовують у будівництві, здатні забезпечити належний рівеньтеплозбереження приватного будинку. Через стіни, дах, підлогу, віконні отвори йде постійний витік тепла. Визначивши за допомогою тепловізора, які елементи конструкції будівлі виступають слабкими ланками, шляхом комплексного або фрагментарного утеплення можна істотно зменшити втрати тепла в приватному будинку.
Утепліть вікна
Утеплення вікон будинку найчастіше виконують за шведською технологією, для чого всі віконні стулки знімають з рам, потім по периметру рами вибирають фрезою паз, який заправляють трубчастий ущільнювач із силікону (діаметром від 2 до 7 мм) - це дозволяє надійно загерметизувати притвори вікон. Дрібні щілини в рамах, зазори між склопакетом та рамою заповнюють герметиком після попереднього миття, очищення та просушування вікон.
Утеплення вікон можна також виконати із застосуванням теплозберігаючої плівки, яку за допомогою самоклеючої смуги фіксують на віконній рамі. Пропускаючи в кімнату світло, плівка надійно екранує. теплові потокиза рахунок металізованого напилення, повертаючи назад до приміщення близько 60% тепла. Значні тепловтрати через вікна нерідко пов'язані з порушенням геометрії рами, щілинами між рамою та укосами, провисанням та перекосом стулок, неякісним функціонуванням фурнітури – для усунення цих проблем потрібне кваліфіковане регулювання або ремонт вікон.
Утепліть стіни
Найзначніша втрата тепла - близько 40%, відбувається через стіни будівель, тому продумане утеплення капітальних стін приватного будинку кардинально покращить його параметри, що теплозберігають. Утеплення стін може бути виконане зсередини або зовні - спосіб утеплення залежить від матеріалу, використаного в будівництві будинку. Цегляні та пінобетонні будинки найчастіше утеплюють зовні, але утеплювач може бути закладений також із середини цих будівель. Дерев'яні будинкипрактично ніколи не утеплюють з боку внутрішніх приміщень, щоб уникнути парникового ефекту в кімнатах. Зовні утеплюють будинки із бруса, іноді – із зрубу.
Утеплення стін будинку може бути виконано за технологією «мокрого» або навісного фасаду- основна відмінність цих методів між собою полягає у принципі монтажу фасадного облицювання. При облаштуванні «мокрого» фасаду щільний утеплювач (пінополістирол, пінопласт) кріплять на стіну, а потім виконують декоративне оздобленняіз застосуванням клеючих сумішей. При монтажі навісного фасаду після установки утеплювача (мінеральної або скловати) монтують решетування, а потім у її профілях закріплюють облицювальні модулі. Обов'язковим елементом «пирога» стін є пароізоляційна плівка, яка відводить конденсат від утеплювального шару, захищає його від намокання та запобігає втраті ізоляційних властивостей.
Утепліть дах
Покрівля будинку - це ще одна поверхня, через яку з будинку постійно йде тепло. Залежно від матеріалу, використаного під час облаштування покрівельного настилу, дах може бути більш менш теплою. Капітального утеплення, як правило, потребують металеві покрівліз профнастилу та металочерепиці. Дахи з ондуліну, гнучкої та керамічної черепицімають низьку теплопровідність, тому для них утеплювальний «пиріг» може бути тоншим, ніж у випадку з металом. Аналогічно технології утеплення інших поверхонь будинку, до «пирога» даху обов'язково включають паробар'єр, а для ефективного провітрювання підпокрівельного простору передбачають один або два вентиляційні зазори.
Утепліть підлогу
На відміну від стін та віконних отворів, Витік тепла через підлогу приватного будинку невелика - становить приблизно 10%, а за умови облаштування утеплення, вона скоротиться до мінімуму. Як утеплювач для підлог використовують той самий пінопласт, полістирол або мінеральну вату, але також можливе застосування керамзиту, спіненого бетону, цементно-стружкових сумішей та торф'яних матів. Додатковим утеплювальним заходом заміському будинкуможе виступати монтаж теплих підлог: водяних, кабельних або інфрачервоних.
Аналогічно облаштуванню утеплення стін та даху, обов'язковим компонентом «пирога» підлоги виступає пароізоляційна мембрана, яка екранує насичену вологою пару, що просочується з внутрішнього просторувдома назовні. Таким чином, теплоізолюючий шар виявляється надійно захищеним від намокання.
Будь-яке будівництво будинку починається зі складання проекту будинку. Вже цьому етапі слід замислитися про утеплення свого будинку, т.к. не існує будівель та будинків з нульовими тепловтратами, які ми оплачуємо холодною зимою, в опалювальний сезон. Тому здійснювати утеплення будинку зовні та всередині потрібно з урахуванням рекомендацій проектувальників.
Що та навіщо утеплювати?
При будівництві будинків багато хто не знає, і навіть не здогадується, що в побудованому приватному будинку, в опалювальний сезон до 70% тепла йтиме на опалення вулиці.
Задавшись питанням економії сімейного бюджетуі проблемою утеплення будинку, багато хто задається питанням: що, і як утеплювати ?
На це питання дуже просто відповісти. Досить взимку поглянути на екран тепловізора, і ви відразу послідуєте, через які елементи конструкції йде тепло в атмосферу.
Якщо у Вас немає такого приладу, то не біда, нижче ми опишемо статистичні дані, які показують, куди і в яких відсотках йде тепло з дому, а також розмісти теплоізолятор з реального проекту.
При утепленні будинкуважливо розуміти, що тепло йде не тільки через перекриття та дах, стіни та фундамент, але й через старі вікна та двері, які потрібно буде замінити, або утеплити у холодну пору року.
Розподіл втрат тепла у будинку
Усі фахівці рекомендують здійснювати утеплення приватних будинків
, квартир та виробничих приміщень, не лише зовні, а й зсередини. Якщо цього не зробити, то «дорого» нам тепло, в холодну пору року, буде просто швидко випаровуватися в нікуди.
Грунтуючись на статистиці та даних фахівців, згідно з якими, якщо визначити та ліквідувати основні витоки тепла, то можна вже буде заощадити на опаленні взимку від 30% і більше відсотків.
Отже, давайте ж розберемо, в яких напрямках, і в яких відсотках іде наше тепло з дому.
Найбільші втрати тепла відбуваються через:
Тепловтрати через дах та перекриття
Як відомо, тепле повітрязавжди піднімається вгору, тому він обігріває не утеплений дах будинку та перекриття, через які і відбувається витік 25% нашого з Вами тепла.
Щоб зробити утеплення даху будинкута скоротити втрати тепла до мінімуму, потрібно використовувати утеплювачі для даху сумарною завтовшки від 200мм до 400мм. Технологію утеплення даху будинку можна побачити, збільшивши картинку з права.
Тепловтрати через стіни
Багато хто, напевно, поставить питання: а чому тепловтрати через не утеплені стіни будинку (близько 35%), більше ніж через не утеплений дах будинку, адже все тепле повітря піднімається вгору?
Все дуже просто. По-перше, площа стін набагато більша за площу даху, а по-друге, різні матеріалимають різну теплопровідність. Тому, при будівництві заміських будинків, в першу чергу потрібно подбати про утеплення стін будинку. Для цього підійдуть утеплювачі для стін сумарною завтовшки від 100 до 200мм.
Для правильного утепленнястін будинку необхідно мати знання технологій та спеціальний інструмент. Технологію утеплення стін цегляного будинкуможна побачити, збільшивши картинку праворуч.
Тепловтрати через підлогу
Як не дивно, але не утеплена підлога в будинку забирають від 10 до 15% тепла (цифра може бути і більше, якщо у Вас будинок побудований на палях). Це з вентиляцією під будинком в холодний період зими.
Для мінімізації тепловтрат через не утеплені підлоги в будинку, можна використовувати утеплювачі для підлоги завтовшки від 50 до 100мм. Цього буде достатньо, щоб ходити босоніж по підлозі в холодну зиму. Технологію утеплення підлоги будинку можна побачити, збільшивши картинку праворуч.
Тепловтрати через вікна
Вікна- мабуть це, той самий елемент, який неможливо утеплити, т.к. тоді будинок стане схожим на в'язницю. Єдине, що можна зробити для скорочення тепловтрат до 10%, так це скоротити кількість вікон при проектуванні, утеплити укоси та встановити як мінімум подвійні склопакети.
Тепловтрати через двері
Останній елемент у конструкції будинку, через який йде до 15% тепла – це двері. Пов'язано це із постійним відкриттям вхідних дверейчерез які постійно виходить тепло. Для скорочення тепловтрат через дверідо мінімуму, рекомендується встановлювати подвійні двері, ущільнювати їх гумкою ущільнювача і ставити теплові завіси.
Переваги утепленого будинку
- Окупність витрат у перший же опалювальний сезон
- Економія на кондиціювання та опалення будинку
- Прохолода у приміщенні влітку
- Відмінна додаткова звукоізоляціястін та перекриттів стелі та підлоги
- Захист конструкцій будинку від руйнування
- Підвищений комфорт проживання у приміщенні
- Можна буде набагато пізніше вмикати опалення
Підсумки з утеплення приватного будинку
Утеплювати будинок дуже вигідно , і найчастіше навіть необхідно, т.к. це обумовлено великою кількістюпереваг перед не утепленими будинками, та дозволяє заощадити Ваш сімейний бюджет.
Здійснивши зовнішнє та внутрішнє утепленнявдома, Ваш приватний будинокстане подібним до термоса. З нього не буде відлітати тепло взимку та надходити спека влітку, а всі витрати на повне утеплення фасаду та даху, цоколя та фундаменту окупляться протягом одного опалювального сезону.
Для оптимального виборуутеплювача для дому , ми рекомендуємо Вам почитати нашу статтю: Основні види утеплювачів для будинку, в якій детально розглянуті основні види утеплювачів, що використовуються при утепленні приватного будинку зовні та всередині, їх плюси та мінуси.
Відео: Реальний проект - куди йде тепло в будинку
Енергоефективна реконструкція будівлі допоможе заощадити теплову енергіюта підвищити комфортність життя. Найбільший потенціал економії полягає у хорошій теплоізоляції зовнішніх стін та даху. Найпростіший спосіб оцінити можливості ефективного ремонту- Це споживання теплової енергії. Якщо в рік споживається більше 100 кВт/год електроенергії (10 м³ природного газу) на квадратний метропалювальної площі, включаючи площу стін, то енергозберігаючий ремонт може бути вигідним.
Втрати тепла через зовнішню оболонку
Основна концепція енергозберігаючої будівлі – це суцільний шар теплоізоляції над нагрітою поверхнею контуру будинку.
- Дах. З товстим шаром теплоізоляції втрати тепла через дах можна зменшити;
Важливо!В дерев'яних конструкціяхтеплозахисне ущільнення даху утруднене, тому що деревина набухає і може пошкоджуватися від великої вологості.
- Стіни. Як і з дахом, втрати тепла знижуються під час застосування спеціального покриття. В разі внутрішньої теплоізоляціїстін існує ризик того, що конденсат збиратиметься за ізоляцією, якщо вологість у приміщенні занадто висока;
- Підлога або підвал. З практичних міркувань теплова ізоляція виробляється зсередини будівлі;
- Термічні мости. Теплові мости є небажаними охолодними ребрами (теплопровідниками) зовні будівлі. Наприклад, бетонна підлога, яка одночасно є балконною підлогою. Багато теплових мостів знаходяться в області ґрунту, парапетах, віконних і дверних рамах. Існують також тимчасові теплові мости, якщо деталі стін закріплені металевими елементами. Термости можуть становити значну частину втрат тепла;
- Вікна. За останні 15 років теплоізоляція шибки покращилася в 3 рази. Сьогоднішні вікна володіють спеціальним шаром, що відбиває на стеклах, що зменшує втрати випромінювання, це одне, - і двокамерні склопакети;
- Вентиляція. Звичайна будівля має повітряні витоки, особливо в області вікон, дверей та на даху, що забезпечує необхідний повітрообмін. Однак у холодну пору року це викликає значні тепловтрати будинку від нагрітого повітря, що виходить. Гарні сучасні будівлідосить повітронепроникні, і необхідно регулярно вентилювати приміщення, відкриваючи вікна на кілька хвилин. Щоб зменшити втрати тепла за рахунок вентиляції, все частіше встановлюються комфортні вентиляційні системи. Цей вид тепловтрат оцінюється в 10-40%.
Термографічні зйомки в будівлі з поганою ізоляцією дають уявлення про те, як багато тепла втрачається. Це дуже гарний інструментдля контролю якості ремонту чи нового будівництва.
Способи оцінки тепловтрат будинку
Існують складні методики розрахунків, що враховують різні фізичні процеси: конвекційний обмін, випромінювання, але часто є зайвими. Зазвичай використовуються спрощені формули, а за необхідності можна додати отриманий результат 1-5%. Орієнтація будівлі враховується у нових будівлях, але сонячне випромінюваннятакож значно не впливає на розрахунок тепловтрат.
Важливо!При застосуванні формул для розрахунків втрат теплової енергії завжди враховується час перебування у тому чи іншому приміщенні. Чим вона менша, тим менші температурні показники треба брати за основу.
- Усереднені величини. Найбільш приблизний метод, не має достатньої точності. Існують таблиці, складені окремих регіонів з урахуванням кліматичних умов і середніх параметрів будівлі. Наприклад, для конкретної місцевості вказується значення потужності в кіловатах, необхідне нагрівання 10 м² площі приміщення зі стелями висотою 3 м-коду і одним вікном. Якщо стелі нижчі або вищі, і в кімнаті 2 вікна, показники потужності коригуються. Цей метод зовсім не враховує ступінь теплоізоляції будинку та не дасть економії теплової енергії;
- Розрахунок тепловтрат контуру будівлі, що захищає. Підсумовується площа зовнішніх стінза вирахуванням розмірів площ вікон та дверей. Додатково знаходиться площа даху із підлогою. Подальші розрахунки ведуться за такою формулою:
Q = S x ΔT/R, де:
- S – знайдена площа;
- ΔT – різниця між внутрішньою та зовнішньою температурами;
- R – опір передачі тепла.
Результат, отриманий для стін, підлоги та даху, об'єднується. Потім додаються вентиляційні втрати.
Важливо!Такий підрахунок тепловтрат допоможе визначитися з потужністю котла для будівлі, але не дозволить розрахувати покімнатну кількість радіаторів.
- Розрахунок тепловтрат по кімнатах. При використанні аналогічної формули розраховуються втрати для всіх кімнат будівлі окремо. Потім знаходяться тепловтрати на вентиляцію шляхом визначення обсягу повітряної маси та приблизної кількості щодня її зміни в приміщенні.
Важливо!При розрахунку вентиляційних втрат необхідно обов'язково враховувати призначення приміщення. Для кухні та ванної кімнати потрібна посилена вентиляція.
Приклад розрахунку тепловтрат житлового будинку
Застосовується другий спосіб розрахунку тільки для зовнішніх конструкцій будинку. Через них йде до 90 відсотків теплової енергії. Точні результативажливі, щоб вибрати потрібний котел для ефективного тепла без зайвого нагрівання приміщень. Також це показник економічної ефективності вибраних матеріалів для теплозахисту, що показує, як швидко можна окупити витрати на їхнє придбання. Розрахунки спрощені для будівлі без наявності багатошарового теплоізоляційного шару.
Будинок має площу 10 х 12 м і висоту 6 м. Стіни товщиною 2,5 цегли (67 см), покриті штукатуркою, шаром 3 см. У будинку 10 вікон 0,9 х 1 м і двері 1 х 2 м.
Розрахунок опору передачі тепла стін:
- R = n/λ, де:
- n – товщина стін,
- λ – питома теплопровідність (Вт/(м °C)).
Це значення шукається по таблиці свого матеріалу.
- Для цегли:
Rкир = 0,67/0,38 = 1,76 кв.м ° C/Вт.
- Для штукатурного покриття:
Rшт = 0,03/0,35 = 0,086 кв.м ° C/Вт;
- Загальна величина:
Rст = Rкір + Rшт = 1,76 + 0,086 = 1,846 кв.м ° C/Вт;
Обчислення площі зовнішніх стін:
- Загальна площа зовнішніх стін:
S = (10 + 12) х 2 х 6 = 264 кв.
- Площа вікон та дверного отвору:
S1 = ((0,9 х 1) х 10) + (1 х 2) = 11 кв.
- Коригована площа стін:
S2 = S - S1 = 264 - 11 = 253 кв.м.
Теплові втрати для стін будуть визначатися:
Q = S x T/R = 253 х 40/1,846 = 6810,22 Вт.
Важливо!Значення ΔT взято довільно. Для кожного регіону таблицях можна знайти середнє значення цієї величини.
На наступному етапіідентичним чином розраховуються тепловтрати через фундамент, вікна, дах, двері. При обчисленні показника теплових втрат фундаменту береться менша різниця температур. Потім треба підсумувати усі отримані цифри та отримати підсумкову.
Щоб визначити можливу витрату електроенергії на опалення, можна уявити цю цифру в кВт год і розрахувати її за опалювальний сезон.
Якщо використовувати лише цифру для стін, виходить:
- за добу:
6810,22 х 24 = 163,4 кВт год;
- за місяць:
163,4 х 30 = 4903,4 кВт год;
- за опалювальний сезон 7 місяців:
4903,4 х 7 = 34323,5 кВт год.
Коли опалення газове, визначається витрата газу, виходячи з теплоти згоряння і коефіцієнта корисної дії котла.
Теплові втрати на вентиляцію
- Знайти повітряний об'єм будинку:
10 х 12 х 6 = 720 м³;
- Маса повітря знаходиться за формулою:
М = ρ х V, де ρ – густина повітря (береться з таблиці).
М = 1, 205 х 720 = 867,4 кг.
- Потрібно визначити цифру, скільки разів змінюється повітря у всьому будинку за добу (наприклад, 6 разів), та вирахувати тепловтрати на вентиляцію:
Qв = nxΔT xmx С, де С – питома теплоємність для повітря, n – число разів заміни повітря.
Qв = 6 х 40 х 867,4 х 1,005 = 209 217 кДж;
- Тепер треба перевести в КВт год. Оскільки в одній кіловат-годині 3600 кілоджоулів, то 209217 кДж = 58,11 кВт год
Деякі методики розрахунку пропонують взяти втрати тепла на вентиляцію від 10 до 40 відсотків загальних втрат, не вираховуючи їх за формулами.
Для полегшення розрахунків втрат будинку є калькулятори онлайн, де можна обчислити результат для кожної кімнати або будинку повністю. Пропоновані поля просто вводять свої дані.
Відео
Завантаження...