Расчет теплопотерь помещений

Базовые формулы

Основная цифра подсчёта состоит из двух составляющих. Чтобы посчитать теплопотери дома, надо вычислить каждую из них, а затем сложить результаты. Расход теплопотерь через ограждения вычисляют по такой формуле: Q = 1/R * (tв — tн) * S * (1 + ∑β).

Теплопотери дома рассчитываются по формуле

Вот что обозначают основные переменные уравнения:

• определяемая величина — это потери тепловой энергии, вычисляется в Вт;
• R — сопротивление материала конструкции окружающей температуре (м2*С/Вт);
• tв — внутренняя температура — её средний показатель вычисляется в градусах по Цельсию;
• tн — температура снаружи, берётся самый низкий показатель, измеряется в градусах;
• S — площадь ограждения вычисляется по наружным размерам в квадратных метрах;
• β — дополнительные теплопотери из-за ориентации здания на местности.

Имея формулу, приступают к вычислениям. Для этого надо иметь справочные таблицы со следующими показателями:

• низкие температуры по регионам;
• коэффициенты дополнительных теплопотерь из-за расположения здания на местности;
• значения тепловодности строительных материалов;
• личные наблюдения или специальные таблицы со средними показателями температур в помещениях здания.

Это интересно: какая температура должна быть в помещении по санитарным нормам.

Формулы расчета тепловых потерь

Для расчета потерь теплоты через ограждающие конструкции помещений используют законченную формулу из СНиП 2.04.05-91* «Отопление, вентиляция и кондиционирование»:

Q = S × ((t_в – t_н) / R)

• S – площадь помещения, м2;
• t_в – температура внутренняя, °С;
• t_н – температура наружная, °С;
• R – термическое сопротивление материала, (м2 × °С)/Вт.

Для расчета общего термического сопротивления стен дополнительно применяются поправочные коэффициенты:

R_общ = R_м + R_в + R_н

• R_м – термическое сопротивление материала, Вт/(м2 × °С);
• R_в – термическое сопротивление внутренней поверхности стены, Вт/(м2 × °С);
• R_н – термическое сопротивление наружной поверхности стены, Вт/(м2 × °С).

В свою очередь, показатели термического сопротивления равны:

R_м = L / λ

R_в = 1 / α_в

R_н = 1 / α_н

• L – толщина материала, м;
• λ – теплопроводность материала, Вт/(м × °С)
• α_в – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2 × °С);
• α_н – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2 × °С).

Все параметры подбираются согласно СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника».

Теплопотери для многослойных стен рассчитываются аналогичным образом, за исключением того, что значение суммарного термического сопротивление складывается для каждого слоя:

R_общ = R_в + R₁ + R₂ + .. + R_н

Иным способом производится расчет тепловых потерь на инфильтрацию, формулу можно найти в СНиП 2.04.05-91* «Отопление, вентиляция и кондиционирование»:

Q_i = 0.28 × G_i × c × (t_в – t_н) × k

• Gi – расход воздуха, м3/ч;
• c – удельная теплоемкость воздуха, 1.006 кДж/(кг × °С)
• t_в – температура внутренняя, °С;
• t_н – температура наружная, °С;
• k – коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях (по умолчанию 0.8).

Расход удаляемого воздуха Gi, не компенсируемый приточным воздухом определяется следующим образом:

G_i = 3 × S

• 3 – норма воздухообмена для жилых квартир, м3/ч (по СНиП 2.08.01-89* «Жилые здания»);
• S – площадь помещения, м2.

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:

Таблицы для расчета тепловых потерь дома

Таблица «К — коэффициент теплопередачи»:

Конструкция	Толщина конструкции, мм	К, Вт/ (м2 х °С)
Кирпичная стена (на холодном растворе с внутренней штукатуркой) толщиной	в 1,5 кирпича	395	1,5
в 2 кирпича	525	1,24
в 2,5 кирпича	655	1,04
Рубленые деревянные стены из бревен диаметром, мм	200	160	1,02
240	200	0,85
Брусчатые деревянные стены	150	1,0
200	0,76
Чердачное деревянное перекрытие	100	1,0
Двойные окна	—	2,68
Двойные двери	—	2,33

Таблица « n — коэффициент уменьшения»:

Наименование ограждения	n
Полы на грунте и лагах	1,0
Чердачные перекрытия при стальной, черепичной или асбестоцементной кровлях при разреженной обрешетке и бесчердачные покрытия с венти­лируемыми продухами	0,9
То же для перекрытий по сплошному настилу	0,8
Чердачные перекрытия при кровлях из рулонных материалов	0,75
Ограждения, отделяющие отапливаемые помещения от неотапливаемых, сообщающиеся с наружным воздухом	0,7
Ограждения, отделяющие отапливаемые помещения от неотапливаемых, не сообщающиеся с наружным воздухом	0,4
Перекрытия над подпольями, расположенными ниже уровня земли	0,4
Перекрытия над подпольями, расположенными выше уровня земли	0,75
Перекрытия над неотапливаемыми подвалами, расположенными ниже уровня грунта или выступающие на высоту до 1 м	0,6

Таблица « Значения R0 и 1/R0»:

Конструкция	Толщина	R0, ккал/(м2 х ч х °С)	1/R0, ккал/ (м2 х ч х °С)
в кирпичах	в мм
Стены
Сплошная кладка из обыкновенного кир­пича	0,5	135	0,38	2,64
1	265	0,57	1,76
1,5	395	0,76	1,32
2	525	0,94	1,06
2,5	655	1,13	0,89
Сплошная кладка из обыкновенного кирпича с воздушной прослойкой ( = 50 мм) в перевязку через каж­дые 6 рядов	1,5	435	0,9	1,11
2	565	1,09	0,92
2,5	695	1,28	0,78
Сплошная кладка из дырчатого кирпича	1,5	395	0,89	1,12
2	525	1,2	0,89
2,5	655	1,4	0,71
Кирпичная кладка с термоизоляционной засыпкой	1,5	395	1,03	0,97
2	525	1,49	0,67
Деревянные рубленые	—	200	1,33	0,75
—	220	1,45	0,68
—	240	1,56	0,64
Брусчатые	—	150	1,18	0,85
—	180	1,28	0,78
—	200	1,32	0,76
Чердачные перекрытия
Железо-бетонные из сборных ребристых плит с утеплителем	—	100	0,69	1,45
—	150	0,89	1,12
—	200	1,09	0,92
—	250	1,29	0,77

Перед тем как рассчитать теплопотери дома , помните, что добавочные потери тепла зависят от расположения здания на местности, от ориентации стен по сторонам света, скорости ветра и инфильтрации. Если конструктивные элементы дома обращены на север, восток, северо-восток и северо-запад, дополнительные потери составят 10 %, а если на запад или на юго-восток — 5 %. Расход тепла для нагрева воздуха в помещении можно найти по формуле: Q = F(пл.) х (tв — tн).

В ней используются величины:

• F — площадь пола помещения (в м2);
• tв- tн — внутренняя и наружная температура.

Помимо вышеизложенных вычислений, следует уменьшить теплопотери на величину бытовых тепловыделений. Бытовые тепловыделения определяются из расчета 21 Вт на 1 м2 площади пола.

В итоге для определения теплопроизводительности системы отопления следует: вычислить основные и дополнительные теплопотери, суммировать их и вычесть величину, которая характеризует бытовые тепловыделения.

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.

Q = S · (ΔT / Rt)

где:

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

Система отопления

Еще одним моментом, влияющим на потерю тепла, является работа самой отопительной системы. Чтобы радиатор не отапливал улицу за ним стоит установить отражающий экран из специального материала.

Перед началом нового отопительного сезона нужно стравить воздух из системы, это поможет сохранить фитинги в нормальном рабочем состоянии. Так же необходимо несколько раз промыть систему, чтобы убрать возможные засоры.

Нормальная работа отопительной системы гарантирует комфортные температурные условия в помещении.

Таким образом, расчет теплопотерь помогает сократить расходы на отопление. Основными параметрами, влияющими на тепловые потери являются выбор изоляционных материалов, площадь помещения, разность температур между помещением и окружающей средой, наличие воздушных полостей, а также исправность отопительной и вентиляционной системы.

Какие мероприятия планируют по результатам анализа теплопотерь

При выявлении тепло утечки принимают решение о капитальном ремонте здания. В целях энергосбережения утепляют наружные стены, монтируют более мощные и современные системы отопления. Устанавливают более качественные окна, с большим числом стеклопакетов, оказывающие тепловое сопротивление потерям. Однако чаще всего производят ремонт кровли, поскольку она является наиболее уязвимым местом для выхода тепла.

Если ваша семья, даже при наличии «теплых полов», оконных стеклопакетов, застекленной лоджии и современной входной двери, мерзнет – причину нужно искать в утечках теплового ресурса. Расчетные данные будут поводом для обращения в управляющую компанию и инициации соответствующих действий с ее стороны.

Теплопотери через канализацию

Во время отопительного периода поступающая в дом вода довольно холодная, допустим, она имеет среднюю температуру +7°C. Нагрев воды требуется, когда жильцы моют посуду, принимают ванны. Также частично нагревается вода от окружающего воздуха в бачке унитаза. Всё полученное водой тепло жильцы смывают в канализацию.

Допустим, что семья в доме потребляет 15 м3 воды в месяц. Удельная теплоёмкость воды 4,183 кДж/(кг×°C). Плотность воды 1000 кг/м3. Допустим, что в среднем поступающая в дом вода нагревается до +30°C, т.е. разница температур 23°C.

Соответственно в месяц теплопотери через канализацию составят:

1000 кг/м3 × 15 м3 × 23°C × 4,183 кДж/(кг×°C) = 1443135 кДж

1443135 кДж = 400,87 кВт×ч

За 7 месяцев отопительного периода жильцы выливают в канализацию:

7 × 400,87 кВт×ч = 2806,09 кВт×ч

Общие сведения по результатам расчетов

1. Теплопотери помещения — Общее количество тепла, измеряемое в Ваттах, которое теряет расчетное помещение в единицу времени через ограждающие конструкции.

2. Удельные теплопотери помещения — Теплопотери помещения отнесенные к его площади.

3. Температура воздуха наиболее холодных суток

4. Температура воздуха наиболее холодной пятидневки

5. Продолжительность отопительного сезона

6. Средняя температура воздуха отопительного сезона

Смежные нормативные документы:

• СП 50.13330.2010 «Тепловая защита зданий»
• СП 60.13330.2012 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха»
• СНиП 2.04.05-91* «Отопление, вентиляция и кондиционирование»
• СНиП 2.04.07-86* «Тепловые сети»
• СНиП 2.08.01-89* «Жилые здания»
• СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника»
• ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях»
• ГОСТ 22270-76 «Оборудование для кондиционирования воздуха, вентиляции и отопления»
• ГОСТ 31311-2005 «Приборы отопительные»

Тепловые потери за счет крыши или потолка

Потери тепла для потолка и крыши рассчитываются по той же формуле, что и для стен. Теплый воздух поднимается вверх, поэтому, чтобы не отапливать улицу, следует серьезно отнестись к утеплению крыши при строительстве. Основным параметром теплопотерь здесь будет неравномерность стыков. От выбора утепляющего материала тоже будет завесить очень многое. Так, например использование эковаты предполагает отсутствие влаги. А, как известно, вместе с теплым воздухом вверх поднимается и пар, который остывая, будет конденсироваться, оседать на утеплителе, замещая воздух и снижать термическое сопротивление утеплителя.

Расчет в Excel теплопотерь через пол и стены, примыкающие к грунту по общепринятой зональной методике В.Д. Мачинского.

Температура грунта под зданием зависит в первую очередь от теплопроводности и теплоемкости самого грунта и от температуры окружающего воздуха в данной местности в течение года. Так как температура наружного воздуха существенно различается в разных климатических зонах, то и грунт имеет разную температуру в разные периоды года на разных глубинах в различных районах.

Для упрощения решения сложной задачи определения теплопотерь через пол и стены подвала в грунт вот уже более 80 лет успешно применяется методика разбиения площади ограждающих конструкций на 4 зоны.

Каждая из четырех зон имеет свое фиксированное сопротивление теплопередаче в м2·°С/Вт:

R₁=2,1  R₂=4,3  R₃=8,6  R₄=14,2 

Зона 1 представляет собой полосу на полу (при отсутствии заглубления грунта под строением)  шириной 2 метра, отмеренную от внутренней поверхности наружных стен вдоль всего периметра или (в случае наличия подпола или подвала) полосу той же шириной, отмеренную вниз по внутренним поверхностям наружных стен от кромки грунта.

Зоны 2 и 3 имеют также ширину 2 метра и располагаются за зоной 1 ближе к центру здания.

Зона 4 занимает всю оставшуюся центральную площадь.

На рисунке, представленном чуть ниже зона 1 расположена полностью на стенах подвала, зона 2 – частично на стенах и частично на полу, зоны 3 и 4 полностью находятся на полу подвала.

Если здание узкое, то зон 4 и 3 (а иногда и 2) может просто не быть.

Площадь пола зоны 1 в углах учитывается при расчете дважды!

Если вся зона 1 располагается на вертикальных стенах, то площадь считается по факту без всяких добавок.

Если часть зоны 1 находится на стенах, а часть на полу, то только угловые части пола учитываются дважды.

Если вся зона 1 располагается на полу, то посчитанную площадь следует при расчете увеличить на 2×2х4=16 м2 (для дома прямоугольного в плане, т.е. с четырьмя углами).

Если заглубления строения в грунт нет, то это значит, что H=0.

Ниже представлен скриншот программы расчета в Excel теплопотерь через пол и заглубленные стены для прямоугольных в плане зданий.

Площади зон F₁, F₂, F₃, F₄ вычисляются по правилам обычной геометрии. Задача громоздкая, требует часто рисования эскиза. Программа существенно облегчает решение этой задачи.

Общие потери тепла в окружающий грунт определяются по формуле в КВт:

Q_Σ=((F₁+F_1у)/R₁+F₂R₂+F₃R₃+F₄R₄)*(t_вр-t_нр)/1000

Пользователю необходимо лишь заполнить в таблице Excel значениями первые 5 строчек и считать внизу результат.

Для определения тепловых потерь в грунт помещений площади зон придется считать вручную и затем подставлять в вышеприведенную формулу.

На следующем скриншоте показан в качестве примера расчет в Excel теплопотерь через пол и заглубленные стены для правого нижнего (по рисунку) помещения подвала.

Сумма потерь тепла в грунт каждым помещением равна общим тепловым потерям в грунт всего здания!

На рисунке ниже показаны упрощенные схемы типовых конструкций полов и стен.

Пол и стены считаются неутепленными, если коэффициенты теплопроводности материалов (λ_i), из которых они состоят, больше 1,2 Вт/(м·°С).

Если пол и/или стены утеплены, то есть содержат в составе слои с λ<1,2 Вт/(м·°С), то сопротивление рассчитывают для каждой зоны отдельно по формуле:

R_{утепл i}=R_{неутепл i}+Σ(δ_j/λ_j)

Здесь δ_j – толщина слоя утеплителя в метрах.

Для полов на лагах сопротивление теплопередаче вычисляют также для каждой зоны, но по другой формуле:

R_{на лагах i}=1,18*(R_{неутепл i}+Σ(δ_j/λ_j))

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.

Потери тепла через полы

Потери тепла через полы рассчитываются по той же формуле:

Qпола = kпола * Fпола (tвн — tнар),

где Qпола — теплопотери, Вт;

kпола — коэффициент теплопередачи пола, Вт/(м2*град.C);

Fпола — площадь пола;

tвн — температура воздуха внутри, град. C; можно принимать 20 град.С

tнар — температура воздуха/грунта снаружи, град. C; можно принимать 5 град.С

Пол над грунтом

Если пол находится на лагах, над неотапливаемым подвалом, kпола рассчитывается по формуле:

,

где k — коэффициент теплопередачи пола, Вт/(м2*град.C);

d1 — толщина первого слоя пола (например, бетон), м;

λ1 — коэффициент теплопроводности первого слоя пола, Вт/(м*K); дает производитель материала, или можно взять по таблице коэффициентов теплопроводности

d2 — толщина второго слоя пола (например, пенополистирол), м;

λ2 — коэффициент теплопроводности второго слоя пола, Вт/(м*K); по принципу λ1.

dn, λn — если есть еще слои — по принципу d1 и λ1;

αвн — коэффициент теплоотдачи от внутреннего воздуха к полу; принимаем равным 6.

αнар — коэффициент теплоотдачи от пола к наружному воздуху/грунту. см. ниже

Под полом	α, Вт/(кв.м.*град.C)
холодный подвал, сообщающийся с наружным воздухом	17
неотапливаемые подвалы со световыми проемами в стенах	12
неотапливаемые подвалы без световых проемов в стенах выше уровня земли, технические подполья ниже уровня земли	6

Пол на грунте

Если пол расположен непосредственно на грунте, то kпола рассчитывается по формуле:

,

где d — толщина утепляющего слоя, м;

λ — коэффициент теплопроводности утепляющего слоя, Вт/(м2*град.C);

Rc по зонам шириной 2 м, параллельным наружным стенам, принимаем равным 2,1 для 1-й зоны; 4,3 для 2-й зоны; 8,6 для 3-й зоны и 14,2 для оставшейся площади.

Какие мероприятия планируют по результатам анализа теплопотерь

При выявлении тепло утечки принимают решение о капитальном ремонте здания. В целях энергосбережения утепляют наружные стены, монтируют более мощные и современные системы отопления. Устанавливают более качественные окна, с большим числом стеклопакетов, оказывающие тепловое сопротивление потерям. Однако чаще всего производят ремонт кровли, поскольку она является наиболее уязвимым местом для выхода тепла.

Если ваша семья, даже при наличии «теплых полов», оконных стеклопакетов, застекленной лоджии и современной входной двери, мерзнет – причину нужно искать в утечках теплового ресурса. Расчетные данные будут поводом для обращения в управляющую компанию и инициации соответствующих действий с ее стороны.

Выявление источников теплопотерь самостоятельно и дальнейшая их ликвидация

Начать стоит с окон и дверей. Зачастую монтаж этих конструкций производится некачественно, что и становится причиной утечки тепла. Способ прост: необходимо провести рукой по контуру изделия, что позволит выявить сквозные щели. Проблемные места необходимо заделать любым теплоизолирующим материалом, сменить уплотняющие резинки. В случае если окно или дверь пропускает тепло во многих местах, разумнее будет установить новую дверь и новый стеклопакет. Следующий шаг – проверка внешних стен. Те, которые устроены некачественно и будут чрезвычайно холодными. Стена отдает много тепла на улицу по 2-м причинам: некачественная теплоизоляция или неправильная работа радиатора. С 1-м случаем разобраться сложно, а со 2-м – нет. Необходимо выпустить из радиатора лишний воздух, проверить устройство на наличие в нем мусора, так как некоторые его секции могут не нагреваться вовсе. Следующий основной этап – проверка крыши. Установив, в какой ее части имеются наибольшие сквозные щели, необходимо заполнить их утеплителем. Избежать такой проблемы можно, если изначально работы проведены качественно, тогда утечки, уходящие через крышу, будут минимальны. Вышеперечисленное – это основные и самые частые «больные» места, начать следует именно с них. Устранение этих недостатков сэкономит большое количества тепла, но проблема может быть и в другом: вентиляции, фундаменте и другом

3 Теплопотери на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха через наружные двери и на нагревание въезжающего транспорта

Расчетная разность давления воздуха ∆p_i, Па, на наружную и внутреннюю поверхность ограждений определяется для каждого помещения по формуле:

∆p_i=(H – h_i)*(γ_н –- γ_в)+0,5ν2*ρ_н*(С_н – С_п)*к_ν – p_int(3.4)

h_i — расчетная высота от уровня земли до верха окон, балконных дверей, м;

γ_н, γ_в — удельный вес, Н/м3, соответственно при температуре наружного (t_нБ ) и внутреннего (t_в) воздуха, определяемый по формуле:

(3.5)

ρ_н— плотность наружного воздуха, кг/м3,

С_н, С_п — аэродинамические коэффициенты для наветренной и подветренной поверхностей ограждений, равные С_н=0,8, С_п= — 0,6;

к_ν— коэффициент учета изменения скоростного давления ветра в зависимости от высоты здания;

p_int — условно постоянное давление воздуха, Па, в помещении зда­ния (для жилых зданий).

∆p = 0,55*Н*(γ– γ_в)+0,03*γ_н*ν2, (3.6)

Сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей жилых зданий R_и должно быть не менее требуемого сопротивления воздухопроницанию R_итр, м2·ч/кг, определяемого по формуле

(3.7)

Расход инфильтрующегося в помещении воздуха ∑G_и, кг/ч, определяется по формуле:

∑G_и = 0,216, (3.8)

где ∆p_i – разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхности наружных ограждений помещения на расчетном этаже, Па;

Расход теплоты на нагрев инфильтрующегося воздуха через ограждение Q_и, Вт :

Q_и = 0,28∑G_и c(t_в-t_нБ), (3.9)

k_н – коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкции.

Согласно , В помещении автостоянки необходимо учесть потребность в тепле на обогрев въезжающего в помещение подвижного состава Q_авт, Вт, в количестве 0,029 Вт в час на один кг массы в снаряженном состоянии на один градус разницы температур наружного и внутреннего воздуха:

= 0,029 ∙ М_авт ∙ (t_н – t_в), (3.10)

где М_авт – масса одного автомобиля;

t_в, t_н – соответственно температуры внутреннего и наружного воздуха, °С;

Общее количество теплопотерь на нагрев въезжающего транспорта Q_авт, Вт, составит:

Q_авт = ∙n, (3.11)

Вт.

№ помещения	Сопротивление воздухопроницанию ОК Rи,(м2*ч)/КГ	воздуха yн, Н/м3	Удельный вес внутреннего воздуха yв, Н/м3	Расчетная высота hi, м	Расход инфильтрующегося воздуха Gи, кг/ч	Qи, Вт
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
ДД	ЛК№1,	3,08	7	0,214	7,2	14,49	11,98	18,28	2,5	18,41	21,89	250
ДД	ЛК№2,	3,08	7	0,214	7,2	14,49	11,98	18,28	2,5	18,41	21,89	250

Q_авт = 1470,3 ∙ 8 = 11762,4 Вт.

Определение суммарных теплопотерь здания заключается в расчете Q_р для каждого помещения где устанавливается отопительный прибор и суммировании их всех по всему зданию.

Q_р=∑Q(1+∑ß)+ Q_и. (3.12)

Q_доб= 151,56 ∙ 1,05 = 159,13 Вт.

Q_доб= 238,32 ∙ 1,05 = 250,23 Вт

Q_р=159,56 + 250,32 = 410 Вт.

Тепловые потери окон

Потери тепла за счет окон рассчитываются по следующей формуле:

Qок=Kок*Fок(tвнут-tвнеш), где

• Kок – коэффициент теплопроводности материала, °С м2/Вт;
• Fок – площадь стены, м2;
• tвнут – температура внутри помещения, °С;
• tвнеш – температура снаружи, °С

Так же как и у стен, снизить теплопотери окон можно за счет многослойности стекла. Также огромное влияние оказывают правильно установленные комплектующие и качественный утеплитель. Также большое влияние оказывает качество материалов, из которых изготовлено окно. Большая площадь окон также оказывает негативное влияние. Поэтому не стоит в регионах с холодными зимами устанавливать большие окна.

Влияние строительных материалов

По требованию СанПина максимальная разница между температурой воздуха и температурой стены должна быть 4°С. Этот показатель зависит от термического сопротивления материала.

Для каждого материала свой показатель термического сопротивления выраженный в °С м2/Вт:

• Кирпичная кладка – 0,73
• Брус – 0,83
• Керамзитная плита – 0,58

Однако это не единственный показатель, влияющий на тепло в доме. Притом что, тепловое сопротивление дома из бруса почти такое же как у кирпичной кладки, он гораздо хуже сохраняет тепло. Связано это с тем, что между бревен находятся зазоры, которые необходимо прокладывать утеплителем. В кирпичной кладке все зазоры закрыты растворов цемента, который увеличивает термическую сопротивляемость почти вдвое. Керамзитная плита теряет тепло за счет швов. Поэтому дополнительные потери также должны быть учтены при подсчете тепловых потерь.

Теплопотери через вентиляцию

Примерный объем имеющегося воздуха в доме (объём внутренних стен и мебели не учитываю):

10 м х10 м х 7 м = 700 м3

Плотность воздуха при температуре +20°C 1,2047 кг/м3. Удельная теплоемкость воздуха 1,005 кДж/(кг×°C). Масса воздуха в доме:

700 м3 × 1,2047 кг/м3 = 843,29 кг

Допустим, весь воздух в доме меняется 5 раз в день (это примерное число). При средней разнице внутренней и наружной температур 28 °C за весь отопительный период на подогрев поступающего холодного воздуха будет в среднем в день тратится тепловой энергии:

5 × 28 °C × 843,29 кг × 1,005 кДж/(кг×°C) = 118650,903 кДж

118650,903 кДж = 32,96 кВт×ч (1 кВт×ч = 3600 кДж)

Т.е. во время отопительного периода при пятикратном замещении воздуха дом через вентиляцию будет терять в среднем в день 32,96 кВт×ч тепловой энергии. За 7 месяцев отопительного периода потери энергии будут:

7 × 30 × 32,96 кВт×ч = 6921,6 кВт×ч

Факторы, влияющие на теплопотери

Тепловые процессы хорошо коррелируют с электротехническими: в роли напряжения выступает разница температур, тепловой поток можно рассматривать как силу тока, ну а для сопротивления даже своего термина придумывать не нужно. Также в полной степени справедливо и понятие наименьшего сопротивления, фигурирующего в теплотехнике как мостики холода.

Если рассматривать произвольный материал в разрезе, достаточно легко установить путь теплового потока как на микро-, так и на макроуровне. В качестве первой модели примем бетонную стену, в которой по технологической необходимости выполнены сквозные крепления стальными стержнями произвольного сечения. Сталь проводит тепло несколько лучше бетона, поэтому мы можем выделить три основных тепловых потока:

• через толщу бетона
• через стальные стержни
• от стальных стержней к бетону

Теплопотери через мостики холода в бетоне

Модель последнего теплового потока наиболее занимательна. Поскольку стальной стержень прогревается быстрее, то ближе к наружной части стены будет наблюдаться разница температур двух материалов. Таким образом, сталь не только «перекачивает» тепло наружу сама по себе, она также увеличивает тепловую проводимость прилегающих к ней масс бетона.

В пористых средах тепловые процессы протекают похожим образом. Практически все строительные материалы состоят из разветвлённой паутины твёрдого вещества, пространство между которым заполнено воздухом. Таким образом, основным проводником тепла служит твёрдый, плотный материал, но за счёт сложной структуры путь, по которому распространяется теплота, оказывается больше поперечного сечения. Таким образом, второй фактор, определяющий термическое сопротивление, это неоднородность каждого слоя и ограждающей конструкции в целом.

Уменьшение теплопотерь и смещение точки росы в утеплитель  при наружном утеплении стены

Третьим фактором, влияющим на теплопроводность, мы можем назвать накопление влаги в порах. Вода имеет термическое сопротивление в 20–25 раз ниже, чем у воздуха, таким образом, если она наполняет поры, в целом теплопроводность материала становится даже выше, чем если бы пор вообще не было. При замерзании воды ситуация становится ещё хуже: теплопроводность может возрасти до 80 раз. Источником влаги, как правило, служит комнатный воздух и атмосферные осадки. Соответственно, три основных метода борьбы с таким явлением — это наружная гидроизоляция стен, использование парозащиты и расчёт влагонакопления, который обязательно производится параллельно прогнозированию теплопотерь.