Как выполнить теплотехнический расчёт здания

Программа «Теремок»

Для выполнения расчета с помощью персонального компьютера специалисты часто используют программу для теплотехнического расчета «Теремок». Она существует в онлайн-варианте и как приложение для оперативных систем.

Программа производит вычисления на основе всех необходимых нормативных документов. Работа с приложением предельно проста. Оно позволяет выполнять работу в двух режимах:

• расчет необходимого слоя утеплителя;
• проверка уже продуманной конструкции.

В базе данных имеются все необходимые характеристики для населенных пунктов нашей страны, достаточно лишь выбрать нужный. Также необходимо выбрать тип конструкции: наружная стена, мансардная кровля, перекрытие над холодным подвалом или чердачное.

При нажатии кнопки продолжения работы появляется новое окно, позволяющее «собрать» конструкцию. Многие материалы имеются в памяти программы. Они подразделены на три группы для удобства поиска: конструкционные, теплоизоляционные и теплоизоляционно-конструкционные. Нужно задать лишь толщину слоя, теплопроводность программа укажет сама.

При отсутствии необходимых материалов их можно добавить самостоятельно, зная теплопроводность.

Перед тем как производить вычисления, необходимо выбрать тип расчета над табличкой с конструкцией стены. В зависимости от этого программа выдаст либо толщину утеплителя, либо сообщит о соответствии ограждающей конструкции нормам. После завершения вычислений, можно сформировать отчет в текстовом формате.

«Теремок» очень удобен для пользования и с ним способен разобраться даже человек без технического образования. Специалистам же он значительно сокращает время на вычисления и оформление отчета в электронном виде.

Главным достоинством программы является тот факт, что она способна вычислить толщину утепления не только наружной стены, но и любой конструкции. Каждый из расчетов имеет свои особенности, и непрофессионалу довольно сложно разобраться во всех. Для строительства частного дома достаточно освоить данное приложение, и не придется вникать во все сложности. Расчет и проверка всех ограждающих поверхностей займет не более 10 минут.

Методика расчета отопления дома

Чтобы самостоятельно рассчитать теплопотери дома, нужно воспользоваться одним из следующих наборов формул:

1. Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций определяется по формуле R = B / K, где R — тепловое сопротивление; K – коэффициент тепловой проводимости материалов; В — толщина строительного материала. Определив сопротивление теплопередаче можно приступить к расчету непосредственно теплопотери дома Q = S × dT / R, где Q — это теплопотеря; S — площадь ограждающей конструкции; dT — разница температур внутри и снаружи помещения; R — сопротивление теплопередаче.
2. Более точное значение теплопотерь дома можно получить по формуле Q = 0,1 × Sk × k1 × … × kn, где Q — теплопотеря дома; Sk — площадь помещения; k1 — kn — поправочные коэффициенты для корректировки результата с учетом особенностей помещения; 0,1 — базовое значение удельной тепловой мощности = 100 Вт = 0,1 кВт.

В представленном выше калькуляторе отопления дома использована вторая формула с поправочными коэффициентами. Рассмотрим подробно каждый коэффициент.

к1 коэффициент, учитывающий качество остекления:

Конструкция окна (стеклопакета)	Значение k1
В помещении нет окон	0,6
Тройной стеклопакет	0,85
Двойной стеклопакет	1,0
Обычное (двойное) остекление	1,27

к2 коэффициент, учитывающий качество теплоизоляции стен:

Теплоизоляция внешних стен помещения	Значение k2
Хорошая теплоизоляция	0,85
Средняя теплоизоляция (два кирпича или 200 мм дерева)	0,85
Плохая теплоизоляция	1,27

к3 коэффициент, учитывающий площадь остекления помещения:

Площадь остекления в зависимости от площади помещения	Значение k3
10%	0,8
20%	0,9
30%	1,0
40%	1,1
50%	1,2

к4 коэффициент, учитывающий разность температур внутри и снаружи помещения:

Температура снаружи помещения	Значение k4
-10°C	0,7
-15°C	0,7
-20°C	1,1
-25°C	1,3
-30°C	1,5
-35°C	1,7

к5 коэффициент, учитывающий число стен в помещении выходящих на улицу:

Количество стен выходящих на улицу	Значение k5
Одна стена	1,0
Две стены	1,2
Три стены	1,3
Четыре стены	1,4

к6 коэффициент, учитывающий помещения над рассчитываемым:

Помещение над рассчитываемым	Значение k6
Обогреваемое помещение	0,8
Теплый чердак	0,9
Холодный чердак	1,0

к7 коэффициент, учитывающий высоту помещения:

Высота помещения	Значение k7
2,5 метра	1,0
3,0 метра	1,05
3,5 метра	1,1
4,0 метра	1,15
4,5 метра	1,2

Выбрав соответствующие параметры помещения можно с легкостью рассчитать теплопотери каждого помещения. Суммируя показатели каждого помещения, вы получите общие теплопотери дома. Остается только определится с мощностью (теплопроизводительностью) котла. Для этого к общим теплопотерям дома необходимо добавить 15 — 20 % резерв. Эта упрощенная методика применена в рассмотренном выше калькуляторе расчета отопления дома.

Есть и другой способ подбора мощности отопительного котла. По нормативам СНиП на каждые 10 м² используется 1 кВт мощности с учетом 10% запаса. Такой вариант расчетов возможен только для стандартных помещений с хорошей теплоизоляцией и высотой потолков не выше 3 м. Для более точных расчетов используется формула:

MK = S × YMK / 10 (кВт), где:

• MK — мощность котла.
• S — площадь отапливаемого помещения.
• УМК — удельная мощность котла на 10 м² площади дома, которая рассчитывается в соответствии с климатическими условиями в конкретном регионе.
• Деление на 10 производится, так как УМК дается на 10 м² площади.

Удельная мощность котла с учетом климатических зон:

Регионы	УМК
Южные регионы	0,7 — 0,9 кВт
Регионы с умеренным климатом (средняя полоса)	1,0 — 1,2 кВт
Москва и Подмосковье	1,2 — 1,5 кВт
Северные регионы	1,5 — 2,0 кВт

Расчет мощности котла и теплопотерь.

Собрав все необходимые показатели, приступайте к калькуляции. Конечный результат укажет количество расходуемого тепла и сориентирует вас на выбор котла. При расчете теплопотерь за основу берутся 2 величины:

1. Разница температуры снаружи и внутри здания (ΔT);
2. Теплозащитные свойства объектов дома (R);

Для выявления расхода тепла ознакомимся с показателями сопротивления теплопередачи некоторых материалов

Таблица 1. Теплозащитные свойства стен

Материал и толщина стены	Сопротивление теплопередаче
Кирпичная стена толщина в 3 кирпича (79 сантиметров) толщина в 2.5 кирпича (67 сантиметров) толщина в 2 кирпича (54 сантиметров) толщина в 1 кирпича (25 сантиметров)	0.592 0.502 0.405 0.187
Сруб из бревна Ø 25 Ø 20	0.550 0.440
Сруб из бруса Толщина 20см. Толщина 10см.	0.806 0.353
Каркасная стена (доска +минвата + доска) 20 см.	0.703
Стена из пенобетона 20см. 30см.	0.476 0.709
Штукатурка (2-3 см)	0.035
Потолочное перекрытие	1.43
Деревянные полы	1.85
Двойные деревянные двери	0.21

Данные в таблице указаны с температурной разницей 50 °(на улице -30°,а в помещение +20°)

Таблица 2. Тепловые расходы окон

Тип окна	RT	q. Вт/	Q. Вт
Обычное окно с двойными рамами	0.37	135	216
Стеклопакет (толщина стекла 4 мм) 4-16-4 4-Ar16-4 4-16-4К 4-Ar16-4К	0.32 0.34 0.53 0.59	156 147 94 85	250 235 151 136
Двухкамерный стеклопакет 4-6-4-6-4 4-Ar6-4-Ar6-4 4-6-4-6-4К 4-Ar6-4-Ar6-4К 4-8-4-8-4 4-Ar8-4-Ar8-4 4-8-4-8-4К 4-Ar8-4-Ar8-4К 4-10-4-10-4 4-Ar10-4-Ar10-4 4-10-4-10-4К 4-Ar10-4-Ar10-4К 4-12-4-12-4 4-Ar12-4-Ar12-4 4-12-4-12-4К 4-Ar12-4-Ar12-4К 4-16-4-16-4 4-Ar16-4-Ar16-4 4-16-4-16-4К 4-Ar16-4-Ar16-4К	0.42 0.44 0.53 0.60 0.45 0.47 0.55 0.67 0.47 0.49 0.58 0.65 0.49 0.52 0.61 0.68 0.52 0.55 0.65 0.72	119 114 94 83 111 106 91 81 106 102 86 77 102 96 82 73 96 91 77 69	190 182 151 133 178 170 146 131 170 163 138 123 163 154 131 117 154 146 123 111

RT — сопротивление теплопередачи;

1. Вт/м^2 – количество тепла, которое расходуется на один кв. м. окна;

четные цифры указывают на воздушное пространство в мм;

Ar — зазор в стеклопакете заполнен аргоном;

К – окно имеет наружное тепловое покрытие.

Имея в наличии стандартные данные о теплозащитных свойствах материалов, и определив перепад температур легко рассчитать тепловые потери. На пример:

Снаружи — 20°С., а внутри +20°С. Стены построены из бревна диаметром 25см. В этом случае

R = 0.550 °С· м2/ Вт. Тепловой расход будет равен 40/0.550=73 Вт/ м2

Теперь можно приступить к выбору источника тепла. Существуют несколько видов котлов:

• Электрические котлы;
• Газовые котлы
• Нагреватели на твердом и жидком топливе
• Гибридные (электрические и на твердом топливе)

Перед тем как приобрести котел, вы должны знать, какая мощность потребуется для поддержания благоприятной температуры в доме. Для этого существуют два способа определения:

1. Расчет мощности по площади помещений.

По статистике принято считать, что для нагрева 10 м2 требуется 1 кВт теплоэнергии. Формула применима в случае, когда высота потолка не более 2,8 м и дом средне утеплен. Суммируем площадь всех комнат.

Получаем, что W=S×Wуд/10, где W- мощность теплогенератора, S-общая площадь здания, а Wуд является удельной мощность, которая в каждом климатическом поясе своя. В южных регионах она 0,7-0,9 кВт, в центральных 1-1,5 кВт, а на севере от 1,5 кВт до 2 кВт. Допустим, котел в доме площадью 150 кв.м, который находится в средних широтах должен обладать мощностью 18-20кВт. Если потолки выше стандартных 2,7м, например, 3м, в этом случае 3÷2,7×20=23 (округляем)

1. Расчет мощности по объему помещений.

Этот тип вычислений можно произвести, придерживаясь строительных норм и правил. В СНиП прописан расчет мощности отопления в квартире. Для кирпичного дома на 1 м3 приходится 34 Вт, а в панельном – 41 Вт. Объем жилья определяется умножением площади на высоту потолка. Например, площадь апартаментов 72 кв.м., а высота потолков 2,8 м. Объем будет равен 201,6 м3. Так, для квартиры в кирпичном доме мощность котла будет равна 6,85 кВт и 8,26 кВт в панельном. Правка возможна в следующих случаях:

• На 0.7, когда этажом выше или ниже находится неотапливаемая квартира;
• На 0.9, если ваша квартира на первом или последнем этаже;
• Коррекция производится при наличии одной внешней стены на 1,1, две – на 1,2.

Описание процесса расчета

Все программы и калькуляторы, подсчитывающие утечку тепла, основаны на существующих расчетных формулах в соответствии с правилами и нормативами. В рекомендуемом расчете теплопотерь дома, необходимо вводить параметры помещения или дома, в соответствующие графы.

Параметры, применяемые в расчетах

Для получения коэффициента, характеризующего потери тепла, необходимо учитывать следующие данные:

• разницу внутренней и внешней температур;
• объем воздуха в помещении;
• способность ограждений (стен, потолка, окон и т.д.) удерживать тепло.

Последний показатель учитывает тепловое сопротивление стройматериала.

Формула и исходные данные для расчета

Упрощенная формула для расчета теплопотерь помещения выглядит следующим образом:

Q = S· T : R,

где Q – объем теплопотерь, S – объем помещения, T – разница между внешней и внутренней температурами, R – величина сопротивления утечки тепла материала.

Для подсчетов по формуле необходимо вводить следующие данные:

• для вычисления объема (S) – метраж помещения и высоту потолков;
• для установления разницы температур (T) – значения наружной и внутренней температур воздуха;
• для определения (R) – типы материала фасада, наружных стен, стеклопакетов и т.д, а также их физические свойства.

При подсчете утечки тепла стоит понимать, что абсолютно все факторы не поддаются полному учету. Это и конструктивные ошибки, и внутри стеновой конденсат. Поэтому полученные данные лучше проверить экспериментальным путем.

Теплотехнический расчет в Excel многослойной стены.

Включаем MS Excel и начинаем рассмотрение примера теплотехнического расчета стены здания, строящегося в регионе — г. Москва.

Перед началом работы скачайте: СП 23-101-2004, СП 131. 13330.2012 и СП 50.13330.2012. Все перечисленные Своды Правил находятся в свободном доступе в Интернете.

В расчетном файле Excel в примечаниях к ячейкам со значениями параметров представлена информация, откуда следует брать эти значения, причем  не только указаны номера документов, но и, зачастую, номера таблиц и даже столбцов.

Задавшись размерами и материалами слоев стены, мы проверим её на соответствие санитарно-гигиеническим нормам и нормам энергосбережения, а также вычислим расчетные температуры на границах слоев.

Исходные данные:

1…7. Ориентируясь на ссылки в примечаниях к ячейкам D4-D10, заполняем первую часть таблицы исходными данными для вашего региона строительства.

8…15. Во вторую часть исходных данных в ячейки D12-D19 вносим параметры слоев наружной стены – толщины и коэффициенты теплопроводности.

Значения коэффициентов теплопроводности материалов вы можете запросить у продавцов, найти по ссылкам в примечаниях к ячейкам D13, D15, D17, D19 или просто поиском в Сети.

В рассматриваемом примере:

первый слой — листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка) с плотностью 1050 кг/м3;

второй слой — кирпичная кладка из сплошного глиняного обыкновенного кирпича (1800 кг/м3) на цементно-шлаковом растворе;

третий слой — плиты минераловатные из каменного волокна (25-50 кг/м3);

четвертый слой — полимерцементная штукатурка с сеткой из стекловолокна.

Результаты:

Теплотехнический расчет стены будем выполнять, основываясь на предположении, что примененные в конструкции материалы сохраняют теплотехническую однородность в направлении распространения теплового потока.

Расчет ведется по ниже представленным формулам:

16. ГСОП=(t_вр—t_{н ср})*Z

17. R_этр=0,00035*ГСОП+1,4

Формула применима для теплотехнического расчета стен жилых зданий, детских и лечебно-профилактических учреждений. Для зданий иного назначения коэффициенты «0,00035» и «1,4» в формуле следует выбрать иными согласно Таблице 3 СП 50.13330.2012.

18. R_0стр=(t_вр—t_нр)/(Δt_в*α_в)

19. R=1/α_в+δ₁λ₁+δ₂λ₂+δ₃λ₃+δ₄λ₄+1/α_н

Должны выполняться условия: R>R_0стр и R>R_0этр.

Если не выполняется первое условие, то ячейка D24 автоматически будет залита красным цветом, сигнализируя пользователю о недопустимости применения выбранной конструкции стены. Если не выполняется  только второе условие, то ячейка D24 окрасится розовым цветом. Когда расчетное сопротивление теплопередачи больше нормативных значений, ячейка D24 окрашена в светло-желтый цвет.

20. t₁=t_вр— (t_вр— t_нр)/R*1/α_в

21. t₂=t_вр— (t_вр— t_нр)/R*(1/α_в+δ₁/λ₁)

22. t₃=t_вр— (t_вр— t_нр)/R*(1/α_в+δ₁/λ₁+δ₂/λ₂)

23. t₄=t_вр— (t_вр— t_нр)/R*(1/α_в+δ₁/λ₁+δ₂/λ₂+δ₃/λ₃)

24. t₅=t_вр— (t_вр— t_нр)/R*(1/α_в+δ₁/λ₁+δ₂/λ₂+δ₃/λ₃+δ₄/λ₄)

Теплотехнический расчет стены в Excel завершен.

Разумно ли утеплять дом

Приведу пример: есть 2 одинаковых жилых дома из газобетона, но один дополнительно утеплён 50 мм пенополистиролом. Утепление 50 мм пенополистиролом стоит 120 000 рублей. У первого общие потери 15 кВт, у второго 6 кВт.

Насколько экономически целесообразно утеплять первый дом?

Всё зависит от исходных данных вашего участка. Если у вас есть сетевой газ, то в первом доме человек будет переплачивать за газ по сравнению со вторым, 6 рублей в час. 150 рублей в сутки. 4 500 рублей в месяц или 13 500 рублей в год.

Утепление этого здания в среднем окупится за 9 лет.

Отопление электричеством

Если сетевого газа нет и отапливаться будет электричеством, то переплата будет 45 рублей в час или 30 000 рублей в месяц. Очевидно, что при таких условиях утепление окупится за один-два сезона.

Если эти дома будут отапливаться дровами, то первый тоже выгоднее будет утеплить.

Во-первых, котёл нужен будет меньшей мощности. Цены на котлы растут в зависимости от их мощности.

Во-вторых, нужны будут радиаторы или тёплые полы меньшей мощности, это тоже сказывается на их стоимости.

В-третьих, во втором доме будет уходить меньше дров на отопление. А дрова тоже денег стоят.

Незабываем свой труд учесть. Каждый видит разницу: 2 КАМАЗа дров нарубить, перетаскать и сжечь за сезон или один.

Чем меньше тепловые потери здания и чем дешевле топливо, тем меньше смысла вкладываться в дополнительное утепление.

Потери моего дома 6 кВт. Есть сетевой газ. Если я дополнительно потрачу 100 000 рублей на утепление, то это окупиться примерно никогда. Даже если газ станет стоить в 2 раза дороже.

Поэтому не всегда есть смысл дополнительно утеплять ваше строение.

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

Подсчет вручную

Исходные данные. Одноэтажный дом площадью 8х10 м, высотой 2,5 м. Стены толщиной 38 см сложены из керамического кирпича, изнутри отделаны слоем штукатурки (толщина 20 мм). Пол изготовлен из 30-миллиметровой обрезной доски, утеплен минватой (50 мм), обшит листами ДСП (8 мм). Здание имеет подвал, температура в котором зимой составляет 8°C. Потолок перекрыт деревянными щитами, утеплен минватой (толщина 150 мм). Дом имеет 4 окна 1,2х1 м, входную дубовую дверь 0,9х2х0,05 м.

Задание: определить общие теплопотери дома из расчета, что он находится в Московской области. Средняя разность температур в отопительный сезон – 46°C (как было сказано ранее). Помещение и подвал имеют разницу по температуре: 20 – 8 = 12°C.

1. Теплопотери через наружные стены.

Общая площадь (за вычетом окон и дверей): S = (8+10)*2*2,5 – 4*1,2*1 – 0,9*2 = 83,4 м2.

Определяется теплосопротивление кирпичной кладки и штукатурного слоя:

• R клад. = 0,38/0,52 = 0,73 м2*°C/Вт.
• R штук. = 0,02/0,35 = 0,06 м2*°C/Вт.
• R общее = 0,73 + 0,06 = 0,79 м2*°C/Вт.
• Теплопотери сквозь стены: Q ст = 83,4 * 46/0,79 = 4856,20 Вт.

2. Потери тепла через пол.

Общая площадь: S = 8*10 = 80 м2.

Вычисляется теплосопротивление трехслойного пола.

• R доски = 0,03/0,14 = 0,21 м2*°C/Вт.
• R _ДСП = 0,008/0,15 = 0,05 м2*°C/Вт.
• R утепл. = 0,05/0,041 = 1,22 м2*°C/Вт.
• R общее = 0,03 + 0,05 + 1,22 = 1,3 м2*°C/Вт.

Подставляем значения величин в формулу для нахождения теплопотерь: Q пола = 80*12/1,3 = 738,46 Вт.

3. Потери тепла через потолок.

Площадь потолочной поверхности равна площади пола S = 80 м2.

Определяя теплосопротивление потолка, в данном случае не берут во внимание деревянные щиты: они закреплены с зазорами и не являются барьером для холода. Тепловое сопротивление потолка совпадает с соответствующим параметром утеплителя: R пот

= R утепл. = 0,15/0,041 = 3,766 м2*°C/Вт.

Величина теплопотерь сквозь потолок: Q пот. = 80*46/3,66 = 1005,46 Вт.

4. Теплопотери через окна.

Площадь остекления: S = 4*1,2*1 = 4,8 м2.

Для изготовления окон использован трехкамерный ПВХ профиль (занимает 10 % площади окна), а также двухкамерный стеклопакет с толщиной стекол 4 мм и расстоянием между стеклами 16 мм. Среди технических характеристик производитель указал тепловые сопротивления стеклопакета (R ст.п. = 0,4 м2*°C/Вт) и профиля (R проф. = 0,6 м2*°C/Вт). Учитывая размерную долю каждого конструктивного элемента, определяют среднее теплосопротивление окна:

• R ок. = (R ст.п.*90 + R проф.*10)/100 = (0,4*90 + 0,6*10)/100 = 0,42 м2*°C/Вт.
• На базе вычисленного результата считаются теплопотери через окна: Q ок. = 4,8*46/0,42 = 525,71 Вт.

5. Дверь.

Площадь двери S = 0,9*2 = 1,8 м2. Тепловое сопротивление R дв. = 0,05/0,14 = 0,36 м2*°C/Вт, а Q дв. = 1,8*46/0,36 = 230 Вт.

Итоговая сумма теплопотерь дома составляет: Q = 4856,20 Вт + 738,46 Вт + 1005,46 Вт + 525,71 Вт + 230 Вт = 7355,83 Вт. С учетом инфильтрации (10 %) потери увеличиваются: 7355,83*1,1 = 8091,41 Вт.

Дата: 5 июля 2016

Пример теплотехнического расчета

Рассчитаем жилой дом, находящийся в 1 климатическом районе (Россия), подрайон 1В. Все данные взяты из таблицы 1 СНиП 23-01-99. Наиболее холодная температура, наблюдающаяся на протяжении пяти дней обеспеченностью 0,92 — tн = -22⁰С.

В соответствии со СНиП отопительный период (zоп) продолжается 148 суток. Усредненная температура на протяжении отопительного периода при среднесуточных температурных показателях воздуха на улице 8⁰ — tот = -2,3⁰. Температура снаружи в отопительный сезон — tht = -4,4⁰.

Теплопотери дома — важнейший момент на этапе его проектирования. От итогов расчета зависит и выбор стройматериалов, и утеплителя. Нулевых потерь не бывает, но стремиться нужно к тому, чтобы они были максимально целесообразными

В качестве наружного утеплителя, толщиной 5 см, использована минеральная вата. Значение Кт для нее — 0,04 Вт/м х С. Количество оконных проемов в доме — 15 шт. по 2,5 м² каждое.

Теплопотери через стены

Прежде всего, нужно определить термическое сопротивление как керамической стены, так и утеплителя. В первом случае R1 = 0,5 : 0,16 = 3,125 кв. м х С/Вт. Во втором — R2 = 0,05 : 0,04 = 1,25 кв. м х С/Вт. В целом для вертикальной ограждающей конструкции: R = R1 + R2 = 3.125 + 1.25 = 4.375 кв. м х С/Вт.

Так как теплопотери имеют прямо пропорциональную взаимосвязь с площадью ограждающих конструкций, рассчитываем площадь стен:

А = 10 х 4 х 7 – 15 х 2,5 = 242,5 м²

Теперь можно определить потери тепла через стены:

Qс = (242,5 : 4.375) х (22 – (-22)) = 2438,9 Вт.

Теплопотери через горизонтальные ограждающие конструкции рассчитывают аналогично. В итоге все результаты суммируют.

Если есть подвал, то теплопотери через фундамент и пол будут меньшими, поскольку в расчете участвует температура грунта, а не наружного воздуха

Если подвал под полом первого этажа отапливается, пол можно не утеплять. Стены подвала все же лучше обшить утеплителем, чтобы тепло не уходило в грунт.

Определение потерь через вентиляцию

Чтобы упростить расчет, не учитывают толщину стен, а просто определяют объем воздуха внутри:

V = 10х10х7 = 700 мᶾ.

При кратности воздухообмена Кв = 2, потери тепла составят:

Qв = (700 х 2) : 3600) х 1,2047 х 1005 х (22 – (-22)) = 20 776 Вт.

Если Кв = 1:

Qв = (700 х 1) : 3600) х 1,2047 х 1005 х (22 – (-22)) = 10 358 Вт.

Эффективную вентиляцию жилых домов обеспечивают роторные и пластинчатые рекуператоры. КПД у первых выше, он достигает 90%.

Теплотехнический расчет: пример расчета для наружных стен

Для расчета необходимо определить следующие основные параметры:

tв = 20°C – это температура воздушного потока внутри здания, которая принимается для расчета ограждений по минимальным значениям наиболее оптимальной температуры соответствующего здания и сооружения. Принимается она в соответствии с ГОСТом 30494-96.

• По требованиям ГОСТа 30494-96 влажность в помещении должна составлять 60%, в результате в помещении будет обеспечен нормальный влажностный режим.
• В соответствии с приложением B СНиПа 23-02-2003, зона влажности сухая, значит, условия эксплуатации ограждений – A.
• t_н = -34 °C – это температура наружного воздушного потока в зимний период времени, которая принимается по СНиП исходя из максимально холодной пятидневки, имеющей обеспеченность 0,92.
• Z_от.пер = 220 суток – это длительность отопительного периода, которая принимается по СНиПу, при этом среднесуточная температура окружающей среды ≤ 8 °C.
• T_от.пер. = -5,9 °C – это температура окружающей среды (средняя) в отопительный период, которая принимается по СНиП, при суточной температуре окружающей среды ≤ 8 °C.

Теплотехнический расчет.

Приступаем непосредственно к теплотехническому расчету, а именно – нам необходимо подобрать толщину 2-го слоя (утеплителя) исходя из условий места строительства.
В первую очередь – определяем норму тепловой защиты из условий соблюдения санитарных норм.
Согласно формулы 3 из СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий” рассчитывается нормативное (или другими словами максимально допустимое) сопротивление теплопередачи, формула выгладит так:

где:
n = 1 – коэффициент, принятый по таблице 6, из СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий” для наружной стены (впрочем, в последнем актуализированном СП данный коэффициент упразднили!);

tint = 20°С – оптимальная температура в помещении, из исходных данных;

text = -30°С – температура наиболее холодной пятидневки, значение из исходных данных;

Δtn = 4°С – данный показатель принимается по таблице 5, из СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий” он нормирует температурный перепад между температурой воздуха внутри помещения и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции (стены);

αint = 8,7 Вт/(м2×°С) – коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимается по таблице 7 из СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий” для наружных стен.

Выполняем расчет:

получили сопротивление теплопередачи из санитарных норм Rreq = 1.437 м2*℃/Вт;

Во вторую очередь, определяем сопротивление теплопередачи из условий энергосбережения.

Определяем градусо-сутки отопительного периода, для этого воспользуемся формулой, согласно пункта 5.3 в СНиП 23-02-2003″Тепловая защита зданий”:

Dd = (tint – tht)zht = (20 + 4,0)*214 = 5136°С×сут

Примечание: градусо-сутки ещё имеют сокращенное обозначение – ГСОП.

Далее, согласно СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий” в зависимости от градусо-суток района строительства, рассчитываем нормативное значение приведенного сопротивления теплопередаче по формуле:

Rreq= a*Dd + b = 0,00035 × 5136 + 1,4 = 3,1976м2×°С/Вт,

где: Dd – градусо-сутки отопительного периода в г. Муром,

a и b – коэффициенты, принимаемые по таблице 4, столбец 3, СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий” для стен жилого здания.
таким образом, мы получили второе значение сопротивления теплопередачи исходя из энергоэффективности Rreq = 3,198 м2*℃/Вт;

Для дальнейшего расчета стены, мы принимаем наибольшее значение из двух рассчитанных нами показателей Rreq (1,437 и 3,198), и обозначим его как Rтреб = 3,198 м2*℃/Вт;

Определение толщины утеплителя

Для каждого слоя нашей многослойной стены необходимо рассчитать термическое сопротивление по формуле:

где:
δi- толщина слоя, мм;
λi – расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя Вт/(м × °С).

Рассчитываем термическое сопротивление для каждого слоя
1 слой (газобетонные блоки): R1 = 0,4/0,29 = 0,116 м2×°С/Вт.
3 слой (облицовочный силикатный кирпич): R3 = 0,12/0,87 = 0,104 м2×°С/Вт.
4 слой (штукатурка): R4 = 0,02/0,87 = 0,023 м2×°С/Вт.

Определение минимально допустимого (требуемого) термического сопротивления теплоизоляционного материала:

где:

Rint = 1/αint = 1/8,7 – сопротивление теплообмену на внутренней поверхности;

Rext = 1/αext = 1/23 – сопротивление теплообмену на наружной поверхности,

αext принимается по таблице 14 для наружных стен;

ΣRi = 0,116 + 0,104 + 0,023 – сумма термических сопротивлений всех слоев стены без слоя утеплителя, определенных с учетом коэффициентов теплопроводности материалов, принятых по графе А или Б (столбцы 8 и 9 таблицы Д1 СП 23-101-2004) в соответствии с влажностными условиями эксплуатации стены, м2·°С/Вт

Толщина утеплителя равна:

где: λут – коэффициент теплопроводности материала утеплителя, Вт/(м·°С).

Определение термического сопротивления стены из условия, что общая толщина утеплителя будет 250 мм:

где: ΣRт,i – сумма термических сопротивлений всех слоев ограждения, в том числе и слоя утеплителя, принятой конструктивной толщины, м2·°С/Вт.

Из полученного результата можно сделать вывод, что

R0 = 3,343м2×°С/Вт > Rтр0 = 3,198м2×°С/Вт → следовательно, толщина утеплителя подобрана правильно.

Вот мы и выполнили теплотехнический расчет стены и нам известны толщины всех слоёв, входящих в её состав. Для того, чтобы долго не разбираться с нормативной документацией и самому считать на калькуляторе все эти сложные формулы, можно воспользоваться калькулятором “Теплотехнический расчет стены”, где Вам достаточно просто выбрать исходные данные, а сам расчет произведется автоматически.

Комбинированная система водяного отопления.

Можно также вмонтировать насос в уже существующую систему с естественной циркуляцией: в основную трубу необходимо врезать параллельно бой-пас, который оснащают насосом — так осуществляется принудительное обращение воды. На таком участке устанавливается кран, который перекроет свободную циркуляцию, когда насос включен.

Комбинированная система водяного отопления очень удобна — она объединяет в себе преимущества двух описанных выше. Комбинированная система отопления способна справиться с обогревом помещения даже при отключенном электричестве, а также наращивает эффективность теплоотдачи при работе насоса, находящемся в работе. Однако, не следует забывать, что такая система будет абсолютно бесполезна в случае, если установлен электрический котел: без электричества он просто не произведет теплую воду.

Расчет потерь тепла по площади помещений

Первым методом расчета тепловой нагрузки системы отопления пользуются для укрупненного определения мощности системы отопления всего дома и общего понимания количества и типа радиаторов, а также мощности котельного оборудования. Так как метод не учитывает регион строительства (расчетную наружную температуру зимой), количество потерь тепла через фундаменты, крыши или нестандартное остекление, то количество потерь тепла, рассчитанное укрупненным методом исходя из площади помещения, может быть как больше, так и меньше фактических значений.

Источники теплопотерь здания

А при использовании современных теплоизоляционных материалов мощность котельного оборудования может быть определена с большим запасом. Таким образом, при устройстве систем отопления возникнет большой перерасход материалов и будет приобретено более дорогостоящее оборудование. Поддержание комфортной температуры в помещениях будет возможно только при условии, что будет установлена современная автоматика, которая не допустит перегрева помещений выше комфортных температур.

Тем не менее, этим способом определения мощности систем отопления пользуются достаточно часто. Следует только понимать, в каких случаях такие укрупненные расчеты приближены к реальности.

Итак, формула для укрупненного определения количества теплопотерь выглядит следующим образом:

Q=S*100 Вт (150 Вт),Q — требуемое количество тепла, необходимое для обогрева всего помещения, ВтS — отапливаемая площадь помещения, м?Значение 100-150 Ватт является удельным показателем количества тепловой энергии, приходящейся для обогрева 1 м?.

При использовании первого метода для укрупненного метода расчета тепловой мощности следует ориентироваться на следующие рекомендации:

• В случае, когда в расчетном помещении из наружных ограждающих конструкций имеются одно окно и одна наружная стена, а высота потолков менее трех метров, то на 1м2 отапливаемой площади приходится 100 Вт тепловой энергии.
• При расчете углового помещения с двумя оконными конструкциями или балконными блоками либо помещение высотой более трех метров, то в диапазон удельной тепловой энергии на 1 м2 составляет от 120 до 150 Вт.
• Если же прибор отопления в будущем планируется устанавливать под окном в нише либо декорировать защитными экранами, поверхность радиаторов и, следовательно, их мощность необходимо увеличить на 20-30%. Это обусловлено тем, что тепловая мощность радиаторов будет частично тратиться на прогрев дополнительных конструкций.

Недостатки расчета по площади

Расчет, основанный на площадном показателе, не отличается большой точностью

Здесь не принят во внимание такой параметр, как климат, температурные показатели как минимальные, так и максимальные, влажность. Из-за игнорирования многих важных моментов расчет имеет значительные погрешности

Часто стараясь перекрыть их, в проекте предусматривают «запас»

Часто стараясь перекрыть их, в проекте предусматривают «запас».

Если все же для расчета выбран этот способ, нужно учитывать следующие нюансы:

1. При высоте вертикальных ограждений до трех метров и наличии не более двух проемов на одной поверхности, результат лучше умножить на 100 Вт.
2. Если в проект заложен балкон, два окна либо лоджия, умножают в среднем на 125 Вт.
3. Когда помещения промышленные или складские, применяют множитель 150 Вт.
4. В случае расположения радиаторов вблизи окон, их проектную мощность увеличивают на 25%.