Точное определение понятия точка росы с универсальными расчетами по формулам и калькулятору

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:

Q_от = а*V*q_от *(t_в — t_нр)*(1 + К_ир)*10-6 Гкал/час

• а – поправочный коэффициент, который учитывает разницу между температурой воздуха снаружи (улица) определенной местности и температурой -30оС, для которой обозначена характеристика q_от;
• V – объем здания по внешнему периметру;
• q_от — удельная характеристика отапливаемого помещения, которая обозначена при температуре снаружи -30оС;
• t_в –температура воздуха внутри помещения;
•  t_нр –температура снаружи конкретного местоположения (местности), в котором расположено здание;
• К_ир –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 + t_нр

К_ир = 10-2 √[2gL(1 — ————-) + w_p2]

                                  273 + t_в

g – ускорение свободного падения земли (9,8 м/с2);

L – высота строения;

w_p — 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;

w_p – 2,8 м/с;

а –0,93;

V – 8560 м3;

q_от – 0,38;

t_в – 18оС;

t_нр – — 37оС;

К_ир – необходимо рассчитать.

Далее можно просто подставить цифры формулы.

Итоговый расчет

Сначала рассчитываем коэффициент инфильтрации:

                       273 + (-37)

К_ир = 10-2 √ = 0,4

                     273 + 18

Q_от = 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:

Ход работ: вычисления процента допустимых теплопотерь для загородного дома из бруса, бревна, кирпича, панелей

Прежде чем приступать непосредственно к работам, исполнитель проводит некоторые натурные изыскания на объекте. Помещение обследуется и замеряется, учитываются пожелания и информация от заказчика. Этот процесс предполагает определенные действия:

1. Натурное измерение помещений;
2. Спецификация их по данным заказчика;
3. Изучение обогревательной системы при ее наличии;
4. Идеи по усовершенствованию или исправлению погрешности в отоплении (в имеющейся системе);
5. Изучение системы подачи горячей воды;
6. Разработка идей по ее задействованию для обогрева или уменьшения теплопотери (например, с использование оборудования Valtec (Валтек);
7. Расчет теплопотерь и иные, необходимые для разработки плана системы отопления.

После проведения этих этапов, исполнитель предоставляет необходимую техдокументацию. В нее входит поэтажные планы, профили, где отображен каждый отопительный прибор и общее устройство системы, материалы по специфике и типу используемого оборудования.

Точка росы — формула, расчет и визуализация

Что такое точка росы

Точкой росы называется температура, до которой должен охладиться воздух, чтобы содержащийся в нём водяной пар достиг состояния насыщения и начал конденсироваться в росу. Проще говоря, это температура, при которой выпадает конденсат. Температура точки росы определяется только двумя параметрами: температурой и относительной влажностью воздуха. Чем выше относительная влажность, тем точка росы выше и ближе к фактической температуре воздуха. Чем ниже относительная влажность, тем точка росы ниже фактической температуры.

Таблица с точкой росы

Таблицу с температурой точки росы для различных значений температур (от -5°С до 35°С) и относительной влажности (от 40% до 95%) воздуха в помещении можно найти в справочном Приложении Р к СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий». К сожалению, в эту таблицу закралось несколько опечаток. Я подготовил для вас файл с таблицей, там опечатки исправлены.

Формула расчета точки росы

Вы можете воспользоваться формулой для приблизительного расчёта точки росы Тр (°С) в зависимости от температуры воздуха Т (°С) и его относительной влажности Rh (%):

Формула обладает погрешностью ±0.4 °С в диапазоне температуры воздуха Т от 0°С до 60°С, температуры точки росы Тр от 0°С до 50°С, относительной влажности Rh от 1% до 100%.

Приборы с определением точки росы

Психрометр (гигрометр психрометрический) — прибор для измерения влажности воздуха и его температуры. Психрометр состоит из двух спиртовых термометров, один из них — обычный сухой термометр, а второй имеет устройство увлажнения. Вследствие испарения влаги, увлажнённый термометр охлаждается. Чем ниже влажность, тем меньше его температура. При 100% влажности показания термометров одинаковы. Для определения относительной влажности используют психрометрическую таблицу. Такие приборы в настоящее время используются только в лабораторных условиях.

Наиболее удобны в практике обследования зданий портативные электронные термогигрометры с индикацией температуры и относительной влажности воздуха на цифровом дисплее. Отдельные модели термогигрометров имеют также индикацию точки росы.

Расчет точки росы в тепловизоре

Некоторые модели тепловизоров имеют встроенную функцию расчета точки росы в реальном времени и отображения на термограмме изотермы, наглядно показывающей поверхности, где температура ниже точки росы во время тепловизионной съемки. Такая функция есть, к примеру, линейке тепловизров строительного назначения (серия «B» от «Building») FLIR Systems.

Изотерму по точке росы можно добавить на термограмму позже в программе обработки на компьютере. Для расчета понадобится задать температуру и влажность воздуха. Изотерма закрасит на термограмме все поверхности, температура которых ниже точки росы. Не забывайте, что эта функция показывает опасные для конденсации участки только при услових тепловизионного обследования. Если наружная температура повысится, а внутри влажность упадет, опасные зоны исчезнут с термограммы (конструкции будут теплее, а точка росы ниже). Ниже приведены скриншоты программ FLIR и TESTO.

Точка росы в строительстве

О значении конденсации и точки росы при эксплуатации строительных конструкций, положении точки росы или плоскости возможной конденсации в стенах, оценке дефектности конструкций по критерию точки росы с использованием тепловизионной съемки я напишу в одной из следующих публикаций.

Влияние воздушной прослойки

В случае, когда в трехслойной кладке в качестве утеплителя применяются минеральная вата, стекловата или другой плитный утеплитель, необходимо устройство воздушной вентилируемой прослойки между наружной кладкой и утеплителем. Толщина этой прослойки должна составлять не менее 10 мм, а желательно 20-40 мм. Она необходима для того, чтобы осушать утеплитель, который намокает от конденсата.

Данная воздушная прослойка является не замкнутым пространством, поэтому в случае ее наличия в расчете необходимо учитывать требования п.9.1.2 СП 23-101-2004, а именно:

а) слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой и наружной поверхностью (в нашем случае — это декоративный кирпич (бессер)), в теплотехническом расчете не учитываются;

б) на поверхности конструкции, обращенной в сторону вентилируемой наружным воздухом прослойки, следует принимать коэффициент теплоотдачи αext = 10,8 Вт/(м°С).

Как рассчитать точку росы

Проведение расчётов вручную по формуле – довольно точный способ. Однако для использования формулы предварительно надо определить несколько других показателей. Выглядит формула следующим образом.

Формула для расчёта точки росы

Как видно из рисунка, a и b – постоянные величины. Т – температура воздуха. Rh – относительная влажность воздуха. Такой метод подсчёта даст результат с погрешностью в 0,5ºС.

Поскольку расчёт с помощью формулы вручную подходит не всем (из-за недостаточных знаний в математике либо отсутствия времени), в сети Интернет в открытом доступе размещены онлайн-калькуляторы, которые рассчитывают точку росы на основании введённой информации. Пользоваться ими совершенно несложно: надо только ввести исходные данные (температура атмосферного воздуха и относительная влажность). Результат расчётов появится на экране.

Увязать показатель точки росы и предполагаемые последствия неправильного утепления под силу не каждому. Для этого нужны специфические знания в физике и строительстве. Поэтому помимо обычных калькуляторов, рассчитывающих эту величину, созданы программы с расширенными возможностями. Они также находятся в свободном доступе и ими можно воспользоваться в режиме онлайн.

Такие программы при расчёте учитывают множество параметров:

Населённый пункт, в котором построено (строится) здание. Тут же появляется статистика среднемесячных температур, относительной влажности, давления в этом регионе.
Вид помещения. Очевидно, что влажность воздуха в ванной будет выше, чем в комнате, а это в свою очередь влияет на вид допустимого утеплителя.
Тип конструкции. Здесь на выбор предлагается стена, перекрытие, чердачное перекрытие и другие позиции.
Слои конструкции

Здесь принимается во внимание, что находится за утепляемой стеной – другое помещение либо улица.
Материал перекрытия или стены.
Температура и относительная влажность внутреннего и наружного воздуха.

При необходимости быстро получить значение точки росы применяются таблицы. Данные таблиц весьма неточные и дают приблизительный результат. Зато пользоваться ими легко и быстро: достаточно только найти нужную ячейку на пересечении столбца и строки с нужной температурой и относительной влажностью воздуха.

Таблица 1. Определение точки росы по двум показателям.

Определение точки росы по двум показателям

В метеорологии придуманы специальные инструменты, позволяющие определить точку росы. Однако даже для расчёта по математической формуле или любым другим методом, описанным выше, нужны свои инструменты.

Температура измеряется термометром, влажность – гигрометром. Для удобства в данном случае подойдёт инструмент, способный замерять и температуру, и влажность воздуха – цифровой термогигрометр.

Этот инструмент сочетает в себе функции градусника и гигрометра

Кроме того, существуют приборы, сочетающие в себе несколько функций: измерение температуры, влажности, расчёт точки росы и запоминание информации.

Включите прибор

Обратите внимание на заряд батареи. Так выглядит один из популярных приборов. Поднесите наконечник сенсора к исследуемой поверхности под прямым углом

Поднесите наконечник сенсора к исследуемой поверхности под прямым углом

Правильное положение прибора обеспечит точность замеров

Чтобы зафиксировать данные замера, нажмите кнопку Hold в меню. Так Вы сможете ознакомиться с результатом в комфортном положении прибора. Зафиксировать – еще не значит сохранить

Для сохранения данных нажмите кнопку Save. Возможность сохранения избавляет от необходимости записывать данные в блокнот

При необходимости перенести информацию на компьютер подключите прибор к сети через USB. Подключить измеритель точки росы к компьютеру не сложнее, чем мобильный телефон

Скопируйте данные на компьютер. Компьютер – надежное хранилище данных

Работа с приборами для измерения точки росы проста даже для человека без специальной подготовки. Интерфейс интуитивно понятен, а при возникновении вопросов следует обратиться к инструкции.

Предлагаем ознакомиться Доска с пазом и гребнем

Последствия неправильных вычислений

При выборе изоляционных материалов важно помнить, что одним из наиболее эффективных способов защиты наружных стен от сырости является правильная укладка слоев изоляции. Качественная теплоизоляция поможет значительно снизить потери тепла и сделать ваш дом уютнее, а также продлить срок службы ваших стен

Качественная теплоизоляция поможет значительно снизить потери тепла и сделать ваш дом уютнее, а также продлить срок службы ваших стен.

Толстый слой, не пропускающий водяной пар, и пористый слой, пропускающий влагу наружу, должны располагаться на внутренней стороне несущей стены.

Также необходимо создать условия для вентиляции в зоне конденсации. Таким образом, конденсат будет беспрепятственно испаряться.

Правильно утепленная наружная стена поможет снизить потери тепла в отопительный период с 45 до 95% и создать уют в доме.

Если теплоизоляция выбрана неправильно, в ней постепенно будет накапливаться влага, снижая термическое сопротивление стены. Поэтому во второй или максимум в пятый отопительный сезон расходы на отопление возрастут, если речь идет о частном доме, в квартире просто будет намного холоднее зимой.

Профессиональная изоляция – это долгий и дорогостоящий процесс. Сегодня существует множество изоляционных материалов. Не пытайтесь сэкономить на них, так как дешевые материалы придут в негодность уже через несколько отопительных сезонов.

Существует несколько последствий неправильных расчетов, но некоторые из них могут оказать негативное влияние на качество жизни. Основные последствия – постоянно влажные стены, грибок, плесень, грибок и микробы на стенах, которые приводят ко многим хроническим заболеваниям.

Постоянно влажные стены становятся питательной средой для грибков и плесени, а их споры передаются воздушно-капельным путем и вызывают заболевания.

Поскольку влажные помещения трудно отапливать, уровень комфорта в них снижается. А высокая влажность в таких стенах может стать причиной респираторных заболеваний.

Еще одним неприятным последствием просчета является разрушение отделочных материалов – крошится плитка, осыпается кирпич на внешней стене, начинает вспучиваться поверхность внутренней стены.

Невысохший конденсат является основной причиной того, что наружная стена подвержена выветриванию и отслоению отделочных материалов.

Чтобы исправить эту ситуацию, состояние стен и изоляции должно быть проанализировано профессионалом. При правильных расчетах вы сможете исправить все ошибки и создать в своем доме комфортную и теплую обстановку.

О принципах и формулах теплотехнических расчетов для правильного проектирования дома будет рассказано в следующей статье, которую мы настоятельно рекомендуем вам прочитать.

Базовые формулы

Чтобы получить более-менее точный результат, необходимо выполнять вычисления по всем правилам, упрощенная методика (100 Вт теплоты на 1 м² площади) здесь не подойдет. Общие потери теплоты зданием в холодное время года складываются из 2 частей:

• теплопотерь через ограждающие конструкции;
• потерь энергии, идущей на нагрев вентиляционного воздуха.

Базовая формула для подсчета расхода тепловой энергии через наружные ограждения выглядит следующим образом:

Q = 1/R х (t_в — t_н) х S х (1+ ∑β). Здесь:

• Q — количество тепла, теряемого конструкцией одного типа, Вт;
• R — термическое сопротивление материала конструкции, м²°С / Вт;
• S — площадь наружного ограждения, м²;
• t_в — температура внутреннего воздуха, °С;
• t_н — наиболее низкая температура окружающей среды, °С;
• β — добавочные теплопотери, зависящие от ориентации здания.

Термическое сопротивление стен либо кровли здания определяется исходя из свойств материала, из которого они сделаны, и толщины конструкции. Для этого используется формула R = δ / λ, где:

• λ — справочное значение теплопроводности материала стены, Вт/(м°С);
• δ — толщина слоя из этого материала, м.

Если стена возведена из 2 материалов (например, кирпич с утеплителем из минваты), то термическое сопротивление рассчитывается для каждого из них, а результаты суммируются. Уличная температура выбирается как по нормативным документам, так и по личным наблюдениям, внутренняя — по необходимости. Добавочные теплопотери — это коэффициенты, определенные нормами:

1. Когда стена либо часть кровли повернута на север, северо-восток или северо-запад, то β = 0,1.
2. Если конструкция обращена на юго-восток или запад, β = 0,05.
3. β = 0, когда наружное ограждение выходит на южную или юго-западную сторону.

Как правильно крепить минвату?

Плиты минеральной ваты вполне легко разрезаются ножом. К стене плиты фиксируются анкерами, можно использовать как пластиковые, так и металлические. Для установки анкера, в первую очередь нужно просверлить сквозное отверстие в стене сквозь минвату. Далее забивается сердечник со шляпкой, надежно придавливая утеплитель.

Статья по теме: Утепление стен пенопластом своими руками внутри квартиры

Как только весь утеплитель будет установлен, сверху необходимо застелить его вторым слоем гидроизоляции. Шершавая сторона должна прилегать к минеральной вате, а защитная гладкая сторона снаружи. После этого монтируется брус 40х50 мм для дальнейшей отделки фасада.

Теплосопротивление

Если вам нужно взять в руки горячую кастрюлю, какие перчатки вы выберете: тканевые или стёганые ватные рукавицы? Вы выберете те перчатки, которые будут хуже пропускать тепло.

Это называется теплосопротивлением материала.

Любой дом построен из каких-то материалов. И чем лучше он сопротивляется передаче тепла, тем меньше нужно тратить энергии на его отопление или охлаждение.

В Международной системе единиц (СИ) сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции измеряется разностью температуры в кельвинах (либо в градусах Цельсия) у поверхностей этой конструкции, требуемой для переноса 1 Вт мощности энергии через 1 м² площади конструкции (м²·K/Вт или м²·°C/Вт).

Так как здание строится из разных материалов, то нужно рассчитывать теплосопротивление окон, крыши, пирога стен, дверей и т.д.

Сопротивление теплопередаче отражает теплозащитные свойства ограждающей конструкции и складывается из термических сопротивлений отдельных однородных слоёв конструкции.

Когда мы посчитаем теплосопротивление ограждающих конструкций, можно будет посчитать, какое количество тепла теряет каждая комната и после этого подобрать оборудование, которое будет компенсировать эти тепловые потери.

Логично предположить, что если тепло перемещается из дома на улицу, то нужно измерить его количество и компенсировать его. Так мы плавно подошли к тому, что отопление — это система, компенсирующая тепловые потери здания.

Факторы, влияющие на теплопотери

Тепло может перемещаться в любую сторону: вверх, вбок и вниз. Мне регулярно встречаются люди, которые уверены, что тепло идёт только вверх.

Но их утверждение я легко опровергаю простым опытом: предлагаю им взять обычную канцелярскую скрепку, разогнуть её и держать её кончик в пальцах вертикально.

нагреваю скрепку зажигалкой

Если нагревать другой конец скрепки, то она почти мгновенно вся нагреется и тепло начнёт обжигать пальцы. Как такое может происходить, если тепло идёт вверх?

Очевидно, что в твёрдых веществах тепло распространяется в разные стороны.

Так и в доме тепло уходит через пол, стены, окна и крышу.

Инфильтрация

В помещениях находятся люди и они дышат. При расчётах это нужно учитывать. Наверняка вы можете вспомнить случай, когда вы находились в помещении с большим количеством людей и там было душно и жарко.

Если взять 2 абсолютно одинаковых дома, только в одном будет жить 3 человека, а в другом 6 человек, то тепловые потери будут отличаться у этих домов в разы. И это нужно учитывать.

Информация по назначению калькулятора

Калькулятор теплопотерь предназначен для расчета примерного количества тепла, теряемого помещением через ограждающие конструкции в единицу времени в самую холодную пятидневку выбранного населенного пункта (по актуализированной редакции СП 131.13330.2012).

Информация актуальна на 2022 год.

Данные расчеты являются достаточно приблизительными, так как невозможно учесть абсолютно все факторы, влияющие на тепловые потери, а полученные результаты необходимо проверять экспериментально, для подтверждения расчетов. Ошибки в конструкции стен так же могут значительным образом повлиять на фактические теплопотери. Например, образование конденсата внутри стеновой конструкции может значительно увеличить теплопроводность теплоизолирующего материала в зимний период.

Также на общие теплопотери влияют разность наружной и внутренней температур, солнечная радиация, атмосферные осадки, ветра и другие факторы. Моделирование процессов тепловых потерь целого здания является актуальной проблемой. Зная теплопотери здания, можно переходить к выбору мощности и вариантов системы отопления.

Для снижения тепловых потерь здания необходимо использовать максимально эффективные теплоизоляционные материалы

Особенно стоит уделить внимание кровле, так как именно через нее наружу уходит наибольшее количество тепла из помещения. Для поддержания комфортного внутреннего микроклимата, а так же снижения финансовых затрат на отопление, необходимо соблюдать правильный баланс утепления всех ограждающих конструкций

Примерное минимальное качество утепления наружных стен

• Хорошее:

~ 300 мм Дерево + 100 мм Полистирол/Каменная Вата

~ 500 мм Газо- и пенобетон

~ 300 мм Газо- и пенобетон + 100 мм Полистирол/Каменная Вата

~ 400 мм Керамзитобетон + 100 мм Полистирол/Каменная Вата

~ 250 мм Кирпич + 200 мм Полистирол/Каменная Вата

Среднее:

~ 300 мм Дерево + 50 мм Полистирол/Каменная Вата

~ 400 мм Газо- и пенобетон

~ 300 мм Газо- и пенобетон + 50 мм Полистирол/Каменная Вата

~ 200 мм Керамзитобетон + 100 мм Полистирол/Каменная Вата

~ 250 мм Кирпич + 100 мм Полистирол/Каменная Вата

Плохое:

~ 200 мм Дерево

~ 200 мм Газо- и пенобетон

~ 100 мм Газо- и пенобетон + 120 мм Кирпич

~ 300 мм Керамзитобетон

~ 250 мм Кирпич

Зачем считать тепловые потери здания

Когда на улице мороз, то в доме становится холодно, верно? Это происходит потому, что тепло уходит на улицу через стены, окна, двери, крышу и полы. Всё это называется ограждающими конструкциями. Они ограждают внутреннее пространство от внешнего.

теплопотери частного дома

Когда тепло передаётся через ограждающие конструкции, то это называется теплопередачей.

Теплопередача — физический процесс передачи тепловой энергии от более горячего тела к менее горячему, либо непосредственно (при контакте), либо через посредника (проводника) или разделяющую перегородку (тела или среды) из какого-либо материала.

Когда физические тела одной системы находятся при разной температуре, то происходит передача тепловой энергии, или теплопередача от одного тела к другому до наступления термодинамического равновесия. Самопроизвольная передача тепла всегда происходит от более горячего тела к менее горячему, что является следствием второго закона термодинамики.

Допустим, что вам комфортно, когда температура в доме +22°C. Если температура воздуха на улице минус 30, то тепло будет стремиться на улицу.

А вот если на улице плюс 35°C, то тепло будет идти с улицы в здание. Становится жарко и вы включаете кондиционер, чтобы охладить воздух внутри комнаты.

Получается, что чем лучше ваш дом сопротивляется передаче тепла, тем меньше вы будете зимой платить за отопление, а летом за охлаждение.