Чтобы ваш дом не оказался бездонной ямой для расходов на отопление, предлагаем изучить базовые направления теплотехнических изысканий и методологию расчётов. Без предварительного расчёта тепловой проницаемости и влагонакопления теряется вся суть жилищного строительства.
Физика теплотехнических процессов
Различные области физики имеют много схожего в описании явлений, которые ими изучаются. Так и в теплотехнике: принципы, описывающие термодинамические системы, наглядно перекликаются с основами электромагнетизма, гидродинамики и классической механики. В конце концов, речь идёт об описании одного и того же мира, поэтому не удивительно, что модели физических процессов характеризуются некоторыми общими чертами во многих областях исследований.
Суть тепловых явлений понять легко. Температура тела или степень его нагрева есть не что иное, как мера интенсивности колебаний элементарных частиц, из которых это тело состоит. Очевидно, что при столкновении двух частиц та, у которой энергетический уровень выше, будет передавать энергию частице с меньшей энергией, но никогда наоборот. Однако это не единственный путь обмена энергией, передача возможна также посредством квантов теплового излучения. При этом базовый принцип обязательно сохраняется: квант, излученный менее нагретым атомом, не в состоянии передать энергию более горячей элементарной частице. Он попросту отражается от неё и либо пропадает бесследно, либо передаёт свою энергию другому атому с меньшей энергией.
Термодинамика хороша тем, что происходящие в ней процессы абсолютно наглядны и могут интерпретироваться под видом различных моделей. Главное — соблюдать базовые постулаты, такие как закон передачи энергии и термодинамического равновесия. Так что если ваше представление соответствует этим правилам, вы легко поймёте методику теплотехнических расчётов от и до.
Понятие сопротивления теплопередаче
Способность того или иного материала передавать тепло называется теплопроводностью. В общем случае она всегда выше, чем больше плотность вещества и чем лучше его структура приспособлена для передачи кинетических колебаний.
Величиной, обратно пропорциональной тепловой проводимости, является термическое сопротивление. У каждого материала это свойство принимает уникальные значения в зависимости от структуры, формы, а также ряда прочих факторов. Например, эффективность передачи тепла в толще материалов и в зоне их контакта с другими средами могут отличаться, особенно если между материалами есть хотя бы минимальная прослойка вещества в другом агрегатном состоянии. Количественно термическое сопротивление выражается как разница температур, разделённая на мощность теплового потока:
R t = (T 2 - T 1) / P
- R t — термическое сопротивление участка, К/Вт;
- T 2 — температура начала участка, К;
- T 1 — температура конца участка, К;
- P — тепловой поток, Вт.
В контексте расчёта теплопотерь термическое сопротивление играет определяющую роль. Любая ограждающая конструкция может быть представлена как плоскопараллельная преграда на пути теплового потока. Её общее термическое сопротивление складывается из сопротивлений каждого слоя, при этом все перегородки складываются в пространственную конструкцию, являющуюся, собственно, зданием.
R t = l / (λ·S)
- R t — термическое сопротивление участка цепи, К/Вт;
- l — длина участка тепловой цепи, м;
- λ — коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м·К);
- S — площадь поперечного сечения участка, м 2 .
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
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.
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.
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 · (Δ T / R t)
- Q —тепловые потери, Вт;
- S — площадь стен, м 2 ;
- ΔT — разница температур внутри и снаружи помещения, ° С;
- R t — сопротивление теплопередаче, м 2 ·°С/Вт.
Пример расчёта
Прежде чем перейти к демонстрационному примеру, ответим на последний вопрос: как правильно рассчитать интегральное термическое сопротивление сложных многослойных конструкций? Это, конечно, можно сделать вручную, благо, что в современном строительстве используется не так много типов несущих оснований и систем утепления. Однако учесть при этом наличие декоративной отделки, интерьерной и фасадной штукатурки, а также влияние всех переходных процессов и прочих факторов достаточно сложно, лучше воспользоваться автоматизированными вычислениями. Один из лучших сетевых ресурсов для таких задач — smartcalc.ru , который дополнительно составляет диаграмму смещения точки росы в зависимости от климатических условий.
Для примера возьмём произвольное здание, изучив описание которого читатель сможет судить о наборе исходных данных, необходимых для расчёта. Имеется одноэтажный дом правильной прямоугольной формы размерами 8,5х10 м и высотой потолков 3,1 м, расположенный в Ленинградской области. В доме выполнен неутеплённый пол по грунту досками на лагах с воздушным зазором, высота пола на 0,15 м превышает отметку планирования грунта на участке. Материал стен — шлаковый монолит толщиной 42 см с внутренней цементно-известковой штукатуркой толщиной до 30 мм и наружной шлаково-цементной штукатуркой типа «шуба» толщиной до 50 мм. Общая площадь остекления — 9,5 м 2 , в качестве окон использован двухкамерный стеклопакет в теплосберегающем профиле с усреднённым термическим сопротивлением 0,32 м 2 ·°С/Вт. Перекрытие выполнено на деревянных балках: снизу оштукатурено по дранке, заполнено доменным шлаком и сверху укрыто глиняной стяжкой, над перекрытием — чердак холодного типа. Задача расчёта теплопотерь — формирование системы теплозащиты стен.
Первым делом определяются тепловые потери через пол. Поскольку их доля в общем оттоке тепла наименьшая, а также по причине большого числа переменных (плотность и тип грунта, глубина промерзания, массивность фундамента и т. д.), расчёт теплопотерь проводится по упрощённой методике с использованием приведённого сопротивления теплопередаче. По периметру здания, начиная от линии контакта с поверхностью земли, описывается четыре зоны — опоясывающих полосы шириной по 2 метра. Для каждой из зон принимается собственное значение приведённого сопротивления теплопередаче. В нашем случае имеется три зоны площадью по 74, 26 и 1 м 2 . Пусть вас не смущает общая сумма площадей зон, которая больше площади здания на 16 м 2 , причина тому — двойной пересчёт пересекающихся полос первой зоны в углах, где теплопотери значительно выше по сравнению с участками вдоль стен. Применяя значения сопротивления теплопередаче в 2,1, 4,3 и 8,6 м 2 ·°С/Вт для зон с первой по третью, мы определяем тепловой поток через каждую зону: 1,23, 0,21 и 0,05 кВт соответственно.
Стены
Используя данные о местности, а также материалы и толщину слоёв, которыми образованы стены, на упомянутом выше сервисе smartcalc.ru нужно заполнить соответствующие поля. По результатам расчёта сопротивление теплопередаче оказывается равным 1,13 м 2 ·°С/Вт, а тепловой поток через стену — 18,48 Вт на каждом квадратном метре. При общей площади стен (за вычетом остекления) в 105,2 м 2 общие теплопотери через стены составляют 1,95 кВт/ч. При этом потери тепла через окна составят 1,05 кВт.
Перекрытие и кровля
Расчёт теплопотерь через чердачное перекрытие также можно выполнить в онлайн-калькуляторе, выбрав нужный тип ограждающих конструкций. В результате сопротивление перекрытия теплопередаче составляет 0,66 м 2 ·°С/Вт, а потери тепла — 31,6 Вт с квадратного метра, то есть 2,7 кВт со всей площади ограждающей конструкции.
Итого суммарные теплопотери согласно расчётам составляют 7,2 кВт·ч. При достаточно низком качестве строительных конструкций здания этот показатель очевидно сильно ниже реального. На самом деле такой расчёт идеализирован, в нём не учтены специальные коэффициенты, продуваемость, конвекционная составляющая теплообмена, потери через вентиляцию и входные двери. В действительности, из-за некачественной установки окон, отсутствия защиты на примыкании кровли к мауэрлату и плохой гидроизоляции стен от фундамента реальные теплопотери могут быть в 2 или даже 3 раза больше расчётных. Тем не менее, даже базовые теплотехнические исследования помогают определиться, будут ли конструкции строящегося дома соответствовать санитарным нормам хотя бы в первом приближении.
Напоследок дадим одну важную рекомендацию: если вы действительно хотите получить полное представление о тепловой физике конкретного здания, необходимо использовать понимание описанных в этом обзоре принципов и специальную литературу. Например, очень хорошим подспорьем в этом деле может стать справочное пособие Елены Малявиной «Теплопотери здания», где весьма подробно объяснена специфика теплотехнических процессов, даны ссылки на необходимые нормативные документы, а также приведены примеры расчётов и вся необходимая справочная информация.
Точный расчет теплопотерь дома - занятие кропотливое и небыстрое. Для его производства необходимы исходные данные, включая размеры всех ограждающих конструкций дома (стен, дверей, окон, перекрытий, полов).
Для однослойных и/или многослойных стен, а также перекрытий коэффициент теплопередачи несложно вычислить путем деления коэффициента теплопроводности материала на толщину его слоя в метрах. Для многослойной конструкции общий коэффициент теплопередачи будет равен величине, обратной сумме теплосопротивлений всех слоев. Для окон можно воспользоваться таблицей теплотехнических характеристик окон.
Стены и полы, лежащие на грунте, рассчитываются по зонам, поэтому в таблице необходимо создавать отдельные строки для каждой из них и указывать соответствующий коэффициент теплопередачи. Разделение по зонам и значения коэффициентов указаны в правилах обмера помещений .
Графа 11. Основные теплопотери. Здесь производится авторасчет основных теплопотерь на основе введенных данных в предыдущих ячейках строки. В частности, используются Разность температур, Площадь, Коэффициент теплопередачи и Коэффициент положения. Формула в ячейке:
Графа 12. Добавка на ориентацию.
В этой графе производится авторасчет добавки на ориентацию. В зависимости от содержимого ячейки Ориентация вставляется соответствующий коэффициент. Формула расчета ячейки выглядит так:
ЕСЛИ(H9="В";0,1;ЕСЛИ(H9="ЮВ";0,05;ЕСЛИ(H9="Ю";0;ЕСЛИ(H9="ЮЗ";0;ЕСЛИ(H9="З";0,05;ЕСЛИ(H9="СЗ";0,1;ЕСЛИ(H9="С";0,1;ЕСЛИ(H9="СВ";0,1;0))))))))
Эта формула вставляет в ячейку коэффициент по следующей схеме:
- Восток - 0.1
- Юго-восток - 0.05
- Юг - 0
- Юго-запад - 0
- Запад - 0.05
- Северо-запад - 0.1
- Север - 0.1
- Северо-восток - 0.1
Графа 13. Добавка прочая. Здесь вводится коэффициент добавки при расчете пола или дверей в соответствии с условиями в таблице:
Графа 14. Теплопотери. Здесь окончательный расчет теплопотерь ограждения по данным строки. Формула ячейки:
По мере расчетов можно создавать ячейки с формулами суммирования теплопотерь по помещениям и выведение суммы теплопотерь всех ограждений дома.
Существуют еще теплопотери на инфильтрацию воздуха. Ими можно пренебречь, поскольку они в какой-то степени компенсируются бытовыми тепловыделениями и теплопоступлениями от солнечной радиации. Для более полного, исчерпывающего расчета теплопотерь можно использовать методику, описанную в справочном пособии .
В итоге для расчета мощности системы отопления полученную сумму теплопотерь всех ограждений дома увеличиваем на 15 - 30%.
Другие, более простые способы расчета теплопотерь:
- быстрый расчет в уме приблизительный способ расчета ;
- несколько более сложный расчет с применением коэффициентов ;
- самый точный способ расчета теплопотерь в режиме реального времени;
Расчет теплопотерь дома
Дом теряет тепло через ограждающие конструкции (стены, окна, крыша, фундамент), вентиляцию и канализацию. Основные потери тепла идут через ограждающие конструкции — 60-90% от всех теплопотерь.
Расчет теплопотерь дома нужен, как минимум, чтобы правильно подобрать котёл. Также можно прикинуть, сколько денег будет уходить на отопление в планируемом доме. Вот пример расчёта для газового котла и электрического . Также можно благодаря расчётам провести анализ финансовой эффективности утепления, т.е. понять окупятся ли затраты на монтаж утепления экономией топлива за срок службы утеплителя.
Теплопотери через ограждающие конструкции
Приведу пример расчета для внешних стен двухэтажного дома.|
1) Вычисляем сопротивление теплопередаче стены , деля толщину материала на его коэффициент теплопроводности. Например, если стена построена из тёплой керамики толщиной 0,5 м с коэффициентом теплопроводности 0,16 Вт/(м×°C), то делим 0,5 на 0,16: 0,5 м / 0,16 Вт/(м×°C) = 3,125 м 2 ×°C/Вт Коэффициенты теплопроводности строительных материалов можно взять . |
|
2) Вычисляем общую площадь внешних стен. Приведу упрощённый пример квадратного дома:
(10 м ширина × 7 м высота × 4 стороны) - (16 окон × 2,5 м 2) = 280 м 2 - 40 м 2 = 240 м 2 |
|
3) Делим единицу на сопротивление теплопередаче, тем самым получая теплопотери с одного квадратного метра стены на один градус разницы температуры. 1 / 3,125 м 2 ×°C/Вт = 0,32 Вт / м 2 ×°C |
|
4) Cчитаем теплопотери стен. Умножаем теплопотери с одного квадратного метра стены на площадь стен и на разницу температур внутри дома и снаружи. Например, если внутри +25°C, а снаружи -15°C, то разница 40°C. 0,32 Вт / м 2 ×°C × 240 м 2 × 40 °C = 3072 Вт Вот это число и является теплопотерей стен. Измеряется теплопотеря в ваттах, т.е. это мощность теплопотери. |
|
5) В киловатт-часах удобнее понимать смысл теплопотерь. За 1 час через наши стены при разнице температур в 40°C уходит тепловой энергии: 3072 Вт × 1 ч = 3,072 кВт×ч За 24 часа уходит энергии: 3072 Вт × 24 ч = 73,728 кВт×ч |
Понятное дело, что за время отопительного периода погода разная, т.е. разница температур всё время меняется. Поэтому, чтобы вычислить теплопотери за весь отопительный период, нужно в пункте 4 умножать на среднюю разницу температур за все дни отопительного периода.
Например, за 7 месяцев отопительного периода средняя разница температур в помещении и на улице была 28 градусов, значит теплопотери через стены за эти 7 месяцев в киловатт-часах:
0,32 Вт / м 2 ×°C × 240 м 2 × 28 °C × 7 мес × 30 дней × 24 ч = 10838016 Вт×ч = 10838 кВт×ч
Число вполне «осязаемое». Например, если бы отопление было электрическое, то можно посчитать сколько бы ушло денег на отопление, умножив полученное число на стоимость кВт×ч. Можно посчитать сколько ушло денег на отопление газом, вычислив стоимость кВт×ч энергии от газового котла. Для этого нужно знать стоимость газа, теплоту сгорания газа и КПД котла.
Кстати, в последнем вычислении вместо средней разницы температур, количества месяцев и дней (но не часов, часы оставляем), можно было использовать градусо-сутки отопительного периода — ГСОП, некоторая информация . Можно найти уже посчитанные ГСОП для разных городов России и перемножать теплопотери с одного квадратного метра на площадь стен, на эти ГСОП и на 24 часа, получив теплопотери в кВт*ч.
Аналогично стенам нужно посчитать значения теплопотерь для окон, входной двери, крыши, фундамента. Потом всё просуммировать и получится значение теплопотерь через все ограждающие конструкции. Для окон, кстати, не нужно будет узнавать толщину и теплопроводность, обычно уже есть готовое посчитанное производителем сопротивление теплопередаче стеклопакета . Для пола (в случае плитного фундамента) разница температур не будет слишком большой, грунт под домом не такой холодный, как наружный воздух.
Теплопотери через вентиляцию
Примерный объем имеющегося воздуха в доме (объём внутренних стен и мебели не учитываю):10 м х10 м х 7 м = 700 м 3
Плотность воздуха при температуре +20°C 1,2047 кг/м 3 . Удельная теплоемкость воздуха 1,005 кДж/(кг×°C). Масса воздуха в доме:
700 м 3 × 1,2047 кг/м 3 = 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
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 м 3 воды в месяц. Удельная теплоёмкость воды 4,183 кДж/(кг×°C). Плотность воды 1000 кг/м 3 . 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/м 3 × 15 м 3 × 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
Заключение
В конце нужно сложить полученные числа теплопотерь через ограждающие конструкции, вентиляцию и канализацию. Получится примерное общее число теплопотерь дома.Надо сказать, что теплопотери через вентиляцию и канализацию довольно стабильные, их трудно уменьшить. Не будете же вы реже мыться под душем или плохо вентилировать дом . Хотя частично теплопотери через вентиляцию можно снизить с помощью рекуператора.
Если я где-то допустил ошибку, напишите в комментарии, но вроде всё перепроверил несколько раз. Надо сказать, что есть значительно более сложные методики расчета теплопотерь, там учитываются дополнительные коэффициенты, но их влияние незначительное.
Дополнение.
Расчет теплопотерь дома также можно сделать с помощью СП 50.13330.2012 (актуализированная редакция СНиП 23-02-2003). Там есть приложение Г «Расчет удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию жилых и общественных зданий», сам расчет будет значительно сложнее, там используется больше факторов и коэффициентов.
Показаны 25 последних комментариев. Показать все комментарии (54).
|
Андрей Владимирович
(11.01.2018 14:52)
В целом все отлично для простых смертных. Единственное я бы посоветовал, для тех кто любит указывать на неточности, в начале статьи указать более полную формулу Q=S*(tвн-tнар)*(1+∑β)*n/Rо и объяснить,что (1+∑β)*n с учетом всех коэффициентов будет незначительно отличаться от 1 и не может грубо исказить расчет теплопотерь всей ограждающей конструкции, т.е. берем за основу формулу Q=S*(tвн-tнар)*1/Rо. С расчетом теплопотерь вентиляции не согласен, считаю по другому.Я бы высчитал общую теплоемкость всего объема, а затем умножил на реальную кратность. Удельную теплоемкость воздуха я бы все таки взял морозного (греть то будем уличный воздух), а она будет прилично выше. Да и теплоемкость воздушной смеси лучше взять сразу в Вт, равна 0.28 Вт / (кг °С). |
Комфорт – штука капризная. Приходят минусовые температуры, сразу становится зябко, и безудержно тянет к домашнему обустройству. Начинается «глобальное утепление». И здесь есть одно «но» — даже просчитав теплопотери дома и смонтировав обогрев «согласно плану», можно остаться лицом к лицу с быстро уходящим теплом. Процессом визуально не заметным, зато отлично чувствующимся через шерстяные носки и большие счета за отопление. Остается вопрос – куда «драгоценное» тепло ушло?
Естественные теплопотери хорошо прячутся за несущие конструкции или «добротно» сделанное утепление, где прорех по умолчанию не должно быть. Но так ли это? Давайте рассмотрим вопрос тепловых утечек для разных элементов конструкции.
Холодные места на стенах
До 30% от всех теплопотерь дома приходится на стены. В современном строительстве они представляют собой многослойные конструкции из разных по теплопроводности материалов. Расчеты для каждой стены можно проводить индивидуально, но есть общие для всех погрешности, через которые из помещения уходит тепло, а снаружи в дом поступает холод.
Место, где изоляционные свойства ослаблены, называется — «мостик холода». Для стен это:
- Кладочные швы
Оптимальный шов кладки – 3мм. Достигается он чаще клеевыми составами мелкой текстуры. Когда объем раствора между блоками увеличивается – растет теплопроводность всей стены. Причем температура шва кладки может быть на 2-4 градуса холоднее основного материала (кирпича, блока и т.п.).
Кладочные швы как «термомост»
- Бетонные перемычки над проемами.
Один из высоких коэффициентов теплопроводности среди строительных материалов (1,28 — 1,61 Вт/ (м*К)) у железобетона. Это делает его источником теплопотерь. Вопрос полностью не решают и ячеистые или пенобетонные перемычки. Разница температур железобетонной балки и основной стены часто близится к 10 градусам.
Изолировать перемычку от холода можно сплошным наружным утеплением. А внутри дома — собрав короб из ГК под карниз. Так создается дополнительная воздушная прослойка для тепла.
- Монтажные отверстия и крепежные элементы.
Подключение кондиционера, ТВ-антенны оставляет прорехи в общем утеплении. Сквозной металлический крепеж и проходное отверстие необходимо плотно заделать утеплителем.
А по возможности, не выводить металлические крепления наружу, зафиксировав их внутри стены.
Дефекты с теплопотерями есть и у утепленных стен
Монтаж поврежденного материала (со сколами, сдавливанием и т.п.) оставляет уязвимые области для утечек тепла. Это хорошо видно при обследовании дома тепловизором. Яркие пятна показывают бреши в наружном утеплении.
При эксплуатации важно следить за общим состоянием утепления. Ошибка в выборе клея (не специального для теплоизоляции, а плиточного) может выдать трещины в конструкции уже через 2 года. Да и основные утеплительные материалы так же имеют свои минусы. Например:
- Минвата – не гниет, и не интересна грызунам, но очень чувствительна к влаге. Поэтому срок ее добротной службы в наружном утеплении около 10 лет — затем появляются повреждения.
- Пенопласт – имеет хорошие изоляционные свойства, но легко поддается грызунам, и не устойчив к силовому воздействию и ультрафиолету. Слой утепления после монтажа требует скорой защиты (в виде конструкции или слоя штукатурки).
В работе с обоими материалами важно соблюсти четкую подгонку замков утеплительных плит и перекрестное расположение листов.
- Пенополиуретан – создает бесшовное утепление, удобен для неровных и изогнутых поверхностей, но уязвим для механических повреждений, и разрушается под УФ-лучами. Покрывать его желательно штукатурной смесью — крепление каркасов сквозь слой утеплителя нарушает общую изоляцию.
Опыт! Потери тепла могут нарастать во время эксплуатации, ведь у всех материалов есть свои нюансы. Лучше периодически оценивать состояние утепления и повреждения устранять сразу. Трещина на поверхности – это «скоростная» дорога к разрушениям утеплителя внутри.
Теплопотери фундамента
Бетон – преобладающий материал в строительстве фундаментов. Его высокая теплопроводность и прямой контакт с грунтом дают до 20% теплопотерь по всему периметру здания. Фундамент особенно сильно проводит тепло из подвального помещения и неправильно смонтированного теплого пола на первом этаже.
Потери тепла увеличивает и лишняя влага, не отведенная от дома. Она разрушает фундамент, создавая лазейки для холода. К влажности чувствительны и многие теплоизоляционные материалы. Например, минвата, которая часто переходит на фундамент с общего утепления. Она легко повреждается влагой, и поэтому требует плотного защитного каркаса. Керамзит так же теряет свои теплоизоляционные свойства на постоянно влажном грунте. Его структура создает воздушную подушку и хорошо компенсирует давление грунтов при замерзании, но постоянное присутствие влаги сводит к минимуму полезные свойства керамзита в утеплении. Именно поэтому создание рабочего дренажа – обязательное условие долгой жизни фундамента и сохранения тепла.
Сюда же по важности можно отнести и гидроизоляционную защиту основания, а так же многослойную отмостку, шириной не меньше метра. При столбчатом фундаменте или пучинистом грунте отмостка по периметру утепляется, что бы защитить от промерзания грунт у основания дома. Утепляется отмостка керамзитом, листами пенополистирола или пенопласта.
Листовые материалы для утепления фундамента лучше выбирать с пазовым соединением, и его обрабатывать специальным силиконовым составом. Герметичность замков перекрывает доступ холоду и гарантирует сплошную защиту фундамента. В этом вопросе бесшовное напыление пенополиуретана имеет бесспорное преимущество. Вдобавок, материал эластичный и не трещит при пучении грунта.
Для всех видов фундаментов можно использовать разработанные схемы утепления. Исключением может быть фундамент на сваях, за счет своей конструкции. Здесь при обработке ростверка важно учитывать пучинистость грунта и выбрать технологию, не разрушающую сваи. Это сложный расчет. Практика же показывает, что дом на сваях защищает от холода грамотно утепленный пол первого этажа.
Внимание! Если в доме есть подвал, и он часто затопляется, то с утеплением фундамента это необходимо учесть. Так как утеплитель/изолятор в данном случае будет закупоривать влагу в фундаменте, и его разрушать. Соответственно – тепло будет теряться еще больше. Первым необходимо решить вопрос с затоплением.
Уязвымые места пола
Неизолированное перекрытие отдает весомую часть тепла фундаменту и стенам. Это особенно заметно при неправильном монтаже теплого пола – нагревательный элемент быстрее остывает, увеличивая затраты на обогрев помещения.
Чтобы тепло от пола уходило в комнату, а не на улицу, нужно проследить, что бы монтаж шел по всем правилам. Основные из которых:
- Защита. На стены по всему периметру помещения крепится демпферная лента (либо фольгированные полистирольные листы шириной до 20 см и толщиной в 1 см). Перед этим обязательно устраняются щели, и поверхность стены выравнивается. Лента фиксируется максимально плотно к стене, изолируя теплопередачу. Когда нет воздушных «карманов» — нет утечек тепла.
- Отступ. От наружной стены до нагревающего контура должно быть не меньше 10 см. Если теплый пол монтируется ближе к стене, то он начинает обогревать улицу.
- Толщина. Характеристики необходимого экрана и утеплителя под теплый пол рассчитывается индивидуально, но к полученным цифрам лучше прибавить 10-15% запаса.
- Отделка. Стяжка поверх пола не должна содержать керамзит (он изолирует тепло в бетоне). Оптимальная толщина стяжки 3-7 см. Присутствие пластификатора в смеси бетона улучшает теплопроводность, а значит и отдачу тепла в помещение.
Серьезное утепление актуально для любого пола, и не обязательно с подогревом. Плохая теплоизоляция превращает пол в большой «радиатор» для грунта. Стоит ли его отапливать зимой?!
Важно! Холодные полы и сырость появляются в доме при не рабочей или не сделанной вентиляции подпольного пространства (не организованы продухи). Ни одна система отопления не компенсирует такой недочет.
Места примыкания строительных конструкций
Соединения нарушают целостные свойства материалов. Поэтому углы, стыки и примыкания настолько уязвимы для холода и влаги. Места соединения бетонных панелей отсыревают первыми, там же проявляются грибок и плесень. Разница температур угла комнаты (место стыковки конструкций) и основной стены может колебаться от 5-6 градусов, до минусовых температур и конденсата внутри угла.
Подсказка! На местах таких соединений мастера рекомендуют делать снаружи увеличенный слой изоляции.
Тепло часто уходит через межэтажное перекрытие, когда плита укладывается на всю толщину стены и ее края выходят на улицу. Здесь увеличиваются теплопотери как первого, так и второго этажа. Формируются сквозняки. Опять же, если на втором этаже есть теплый пол — наружное утепление должно быть на это рассчитано.
Утечки тепла через вентиляцию
Тепло из помещения выводится по обустроенным вентиляционным каналам, обеспечивающим здоровый воздухообмен. Вентиляция, работающая «наоборот», затягивает холод с улицы. Происходит это, когда в помещении создается дефицит воздуха. Например, когда включенный вентилятор в вытяжке забирает слишком много воздуха из помещения, за счет чего он начинает затягиваться с улицы через другие вытяжные каналы (без фильтров и обогрева).
Вопросы, как не выводить большое количество тепла наружу, и как не впускать холодный воздух в дом, давно имеют свои профессиональные решения:
- В вентиляционную систему устанавливаются рекуператоры. Они возвращают до 90% тепла в дом.
- Обустраиваются приточные клапаны. Они «подготавливают» уличный воздух перед помещением – его очищают и согревают. Клапаны идут с ручной регулировкой или автоматической, которая ориентируется на разницу температур снаружи и внутри помещения.
Комфорт стоит хорошей вентиляции. При нормальном воздухообмене не образуется плесень, и создается здоровый микроклимат для обитания. Именно поэтому хорошо утепленный дом с комбинацией изолирующих материалов обязательно должен иметь рабочую вентиляцию.
Итог! Для уменьшения теплопотерь через вентиляционные каналы необходимо устранить ошибки перераспределения воздуха в помещении. В добротно работающей вентиляции только теплый воздух покидает дом, часть тепла из которого можно вернуть обратно.
Теплопотери через окна и двери
Через дверные и оконные проемы дом теряет до 25% тепла. Слабые места для дверей это — прохудившийся уплотнитель, который можно легко переклеить на новый и сбившаяся внутри теплоизоляция. Заменить ее можно, сняв кожух.
Уязвимые места для деревянных и пластиковых дверей похожи на «мостики холода» в аналогичных конструкциях окон. Поэтому общий процесс на их примере и рассмотрим.
Что выдает «оконную» потерю тепла:
- Явные щели и сквозняки (в раме, вокруг подоконника, на стыке откоса и окна). Плохое прилегание створок.
- Отсыревшие и покрытые плесенью внутренние откосы. Если пена и штукатурка со временем отстали от стены, то влага снаружи подбирается ближе к окну.
- Холодная поверхность стекла. Для сравнения – энергосберегающее стекло (при -25° снаружи, а внутри комнаты +20°) имеет температуру в 10-14 градусов. И, естественно, не промерзает.
Створки могут неплотно прилегать, когда окно не отрегулировано, и резинки по периметру износились. Положение створок можно настроить самостоятельно, равно, как и поменять уплотнитель. Полную его замену лучше проводить раз в 2-3 года, и желательно на уплотнитель «родного» производства. Посезонная чистка и смазка резинок сохраняет их эластичность при перепадах температур. Тогда уплотнитель долго не пропускает холод.
Щели в самой раме (актуально для деревянных окон) заполняются силиконовым герметиком, лучше прозрачным. Когда он попадает на стекло – не так заметно.
Стыки откосов и профиля окна так же заделываются герметиком или жидким пластиком. В сложной ситуации, можно использовать самоклеящийся пенополиэтилен – «утепляющий» скотч для окон.
Важно! Стоит проследить, что бы в отделке наружных откосов утеплитель (пенопласт и т.п.) полностью закрывал шов монтажной пены и расстояние до середины рамы окна.
Современные способы уменьшить теплопотери через стекло:
- Использование PVI-пленок. Они отражают волновое излучение и на 35-40% уменьшают потерю тепла. Пленки можно наклеить на стеклопакет уже установленный, если нет желания его менять. Важно не перепутать стороны стекла и полярность пленки.
- Установка стекла с низкоэмиссионными характеристиками: k- и i-стекла. Стеклопакеты с k-стеклами пропускают энергию коротких волн светового излучения в помещение, аккумулируя в нем тело. Длинноволновое излучение комнату уже не покидает. В итоге, стекло на внутренней поверхности имеет температуру в два раза выше, чем у обычных стекол. i-стекло удерживает тепловую энергию в доме за счет отражения до 90% тепла обратно в помещение.
- Использование стекол с серебряным напылением, которые в 2х камерных стеклопакетах сберегают на 40% больше тепла (в сравнении с обычными стеклами).
- Выбор стеклопакетов с увеличенным количеством стекол и расстоянием между ними.
Полезно! Уменьшают теплопотери через стекло — организованные воздушные завесы над окнами (можно в виде теплых плинтусов) или защитные роллеты на ночь. Особенно актуально при панорамном остеклении и сильных минусовых температурах.
Причины утечки тепла в системе отопления
Теплопотери касаются и отопления, где утечки тепла чаще происходят по двум причинам.
- Мощный радиатор без защитного экрана обогревает улицу.
- Не все радиаторы полностью прогреваются.
Соблюдение нехитрых правил уменьшает теплопотери и не дает системе отопления работать «в холостую»:
- За каждым радиатором стоит установить отражающий экран.
- Перед запуском отопления, раз в сезон, необходимо стравить воздух с системы и просмотреть, все ли радиаторы полностью прогреваются. Засоряться система отопления может за счет скопившего воздуха или мусора (отслоений, некачественной воды). Раз в 2-3 года систему необходимо полностью промывать.
Заметка! При новом заполнении в воду лучше добавить антикоррозийные ингибиторы. Это поддержит металлические элементы системы.
Теплопотери через крышу
Тепло изначально стремится к верхней части дома, что делает крышу одним из самых уязвимых элементов. На нее приходится до 25% всех теплопотерь.
Холодное чердачное помещение или жилая мансарда утепляются одинаково плотно. Основные теплопотери идут на стыках материалов, не важно, утепление это или элементы конструкции. Так, часто упускаемым мостиком холода является граница стен с переходом в крышу. Этот участок желательно обрабатывать вместе с мауэрлатом.
Основное утепление тоже имеет свои нюансы, связанные больше с использованными материалами. Например:
- Утепление минватой нужно беречь от влаги и желательно менять каждые 10 – 15 лет. Со временем она слеживается и начинает пропускать тепло.
- Эковата, имеющая отличные свойства «дышащего» утеплителя, не должна находиться вблизи горячих источников – при нагревании она тлеет, оставляя прорехи в утеплении.
- При использовании пенополиуретана, необходимо обустроить вентиляцию. Материал паронепроницаем, а лишнюю влагу под крышей лучше не скапливать — повреждаются другие материалы, и в утеплении появляется брешь.
- Плиты в многослойной теплоизоляции должны укладываться в шахматном порядке и обязательно вплотную прилегать к элементам.
Практика! В верхних конструкциях любая брешь может отводить много дорогого тепла. Здесь важно поставить акцент на плотном и непрерывном утеплении.
Заключение
Места теплопотерь полезно знать не только для того, что бы обустроить дом и жить в комфортных условиях, но и что бы не переплачивать за отопление. Грамотное утепление на практике окупается за 5 лет. Срок долгий. Но ведь и дом мы не на два года строим.
Видеоматериалы по теме
Принято считать, что для средней полосы России мощность отопительных систем должна рассчитываться исходя из соотношения 1 кВт на 10 м 2 отапливаемой площади. Что говорится в СНиП и каковы реальные расчетные теплопотери домов, построенных из различных материалов?
СНиП указывает на то, какой дом можно считать, скажем так, правильным. Из него мы позаимствуем строительные нормы для Московского региона и сравним их с типичными домами, построенными из бруса, бревна, пенобетона, газобетона, кирпича и по каркасным технологиям.
Как должно быть по правилам (СНиП)
Однако взятые нами значения в 5400 градусо-суток для московского региона являются пограничными к значению 6000, по которому в соответствии со СНиПом сопротивление теплопередаче стен и кровли должно составлять 3,5 и 4,6 м 2 ·°С/Вт соответственно, что эквивалентно 130 и 170 мм минеральной ваты с коэффициентом теплопроводности λА=0,038 Вт/(м·°К).
Как в реальности
Зачастую люди строят «каркасники», бревенчатые, брусовые и каменные дома исходя из доступных материалов и технологий. Например, чтобы соответствовать СНиП, диаметр бревен сруба должен быть больше 70 см, но это абсурд! Потому чаще всего строят так, как удобнее или как больше нравится.
Для сравнительных расчетов мы воспользуемся удобным калькулятором теплопотерь, который расположен на сайте его автора. Для упрощения расчетов возьмем одноэтажное прямоугольное помещение со сторонами 10 х 10 метров. Одна стена глухая, на остальных по два небольших окна с двухкамерными стеклопакетами, плюс одна утепленная дверь. Крыша и потолок утеплены 150 мм каменной ваты, как наиболее типичный вариант.
Кроме теплопотерь через стены есть еще понятие инфильтрации – проникновения воздуха через стены, а также понятие бытового тепловыделения (от кухни, приборов и т.п.), которое по СНиП приравнивается к 21 Вт на м 2 . Но мы это учитывать сейчас не будем. Равно как и потери на вентиляцию, потому как это требует и вовсе отдельного разговора. Разница температур принята за 26 градусов (22 в помещении и -4 снаружи – как усредненное за отопительный сезон в московском регионе).
Итак, вот итоговая диаграмма сравнения теплопотерь домов из различных материалов :
Пиковые теплопотери рассчитаны для наружной температуры -25°С. Они показывают, какой максимальной мощности должна быть система отопления. «Дом по СНиП (3,5, 4,6, 0,6)» – это расчет исходя из более строгих требований СНиП к тепловому сопротивлению стен, кровли и пола, который применим к домам в чуть более северных регионах, нежели чем Московская область. Хотя, зачастую, могут применяться и к ней.
Главный вывод – если при строительстве вы руководствуетесь СНиП, то мощность отопления следует закладывать не 1 кВт на 10 м 2 , как принято считать, а на 25-30% меньше. И это еще без учета бытового тепловыделения. Однако соблюсти нормы не всегда получается, а детальный расчет отопительной системы лучше доверить квалифицированным инженерам.
Также вам может быть интересно
:
—
—
—
