Заказать звонок

Мы перезвоним Вам в течение часа (с понедельника по пятницу с 9.00 до 18.00 по времени г.Хабаровск)

Имя*
Телефон*
Время звонка*
Сообщение
Код с картинки*
CAPTCHA

+7 (4212) 755-700Хабаровск

+7 (4217) 572-572Комсомольск-на-Амуре

+7 (42622) 220-77Биробиджан

Заказать звонок

Расчет теплопотерь помещения как основа подбора отопительной системы

Расчет теплопотерь помещения как основа подбора отопительной системы

02723a2abccf78ba3c18961c38cbf82a.jpgВ настоящий момент, подбирая мощность отопительной системы помещения, мы часто руководствуемся средним значением в 100 Вт на 1 кв. м площади при стандартной высоте потолков до 3-х м. Однако не всегда эта мощность достаточна для полного восполнения теплопотерь. Здания различаются по составу строительных материалов, их объему, нахождению в разных климатических зонах и т.д. Для грамотного расчета теплоизоляции и подбора мощности отопительных систем необходимо знать о реальных теплопотерях дома.

Основные потери тепловой энергии зданий приходятся на стены, крышу, окна и полы. Значительная часть тепла покидает помещения через системы вентиляции.

В основном на теплопотери влияют следующие два фактора:

  • разница температур в помещении и на улице, т.е. чем она выше, тем больше телопотери
  • теплоизоляционные свойства ограждающих конструкций (стены, перекрытия, окна).

Ограждающие конструкции препятствуют проникновению тепловой энергии наружу, потому что обладают определенными теплоизоляционными свойствами, которые измеряют величиной, называемой сопротивлением теплопередаче.

Эта величина показывает, каков будет перепад температур при прохождении определенного количества тепла через 1м² ограждающей конструкции или сколько тепла уйдет через 1м² при определенном перепаде температур.

Итак, давайте представим следующие величины:

  • q - количество тепла, которое теряет 1м² ограждающей конструкции, измеряемое в ваттах на квадратный метр (Вт/м²);
  • ΔT – разница температур снаружи и внутри помещения в градусах Цельсия (°С);
  • R – сопротивление теплопередаче (°С/Вт/м² либо °С·м²/Вт).

Формула для расчета сопротивления теплопередаче выглядит следующим образом:

R = ΔT / q

При расчете R для многослойных конструкций суммируются сопротивления каждого слоя. Т.е. если имеется деревянная стена, обложенная кирпичом снаружи, то ее сопротивление теплопередаче будет равняться сумме сопротивлений кирпичной и деревянной стен плюс воздушной прослойки между ними.

R (сумм.) = R (дер.) + R (возд.) + R (кирп.)

Однако у процесса теплопередачи есть кое-какие особенности. Строго говоря, чтобы оценить тепловой поток через некоторую преграду (например, кирпичную стену), нужно рассматривать три слоя:

  • сама стена;
  • тонкая воздушная пленка, прилегающая к стене снаружи;
  • такая же воздушная пленка внутри помещения.

teplopot_01.jpg
Рис. 1. Распределение температуры в стене и пограничных слоях воздуха при передаче тепла из помещения наружу

В этой тонкой воздушной прослойке (пограничный слой) происходит резкий скачок от температуры стены до температуры окружающего воздуха (см. рис. 1), то есть она имеет свое сопротивление передаче тепла. Поэтому на самом деле при утечке тепла через стену надо рассматривать полное тепловое сопротивление:

R (полн.) = R (стен.) + R (внутр. погранслоя) + R (нар. погранслоя)

Как узнать величину теплового сопротивления погранслоя? Это дело довольно сложное, тут важны такие вещи, как влажность воздуха и — самое главное — его движение. (Мы по себе хорошо ощущаем, насколько на ветру тепло уходит быстрее.)

К счастью, нас интересует не конкретное значение теплопотерь в данный момент, при данной влажности воздуха и силе ветра, а среднее — в самую морозную (ветреную) неделю в году. Поэтому в строительных справочниках указывают обычно тепловое сопротивление материала, рассчитанное с учетом влияния погранслоя (в первую очередь того, что снаружи). В частности, приводятся разные данные для угловых помещений (там влияет завихрение воздуха, обтекающего дом) и неугловых, а также учитывается разная тепловая картина для помещений первого и верхнего (верхних) этажей.

Отметим, что расчет тепловых потерь проводится для самой холодной и ветреной недели в году, т.к. в справочниках по строительству обычно указывается тепловое сопротивление материалов исходя именно из этого условия и климатического района (температуры снаружи), в котором находится здание. Для Хабаровска эта температура равняется -31 градус.

Материал и толщина стены Сопротивление теплопередаче (R) м²×°C ⁄ Вт
Кирпичная стена толщиной в 3 кирпича (79 см)
Кирпичная стена толщиной в 2,5 кирпича (67 см)
Кирпичная стена толщиной в 2 кирпича (54 см)
Кирпичная стена толщиной в 1 кирпич (25 см)
0,592
0,502
0,405
0,187
Сруб из бревен диаметром 25 см
Сруб из бревен диаметром 20 см
0,550
0,440
Сруб из бруса толщиной 20 см
Сруб из бруса толщиной 10 см
0,806
0,353
Каркасная стена (доска + минвата + доска) толщиной 20 см

0,703

Стена из пенобетона толщиной 20 см
Стена из пенобетона толщиной 30 см

0,476
0,709

Штукатурка по бетону, пенобетону, кирпичу толщиной 2-3 см 0,035
Потолочное (чердачное) перекрытие 1,43
Деревянный пол 1,85
Двойная деревянная дверь 0,21

 

Тип окна RTq, Вт/м2
Обычное окно с двойными рамами 0,37 135
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
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

Примечание

  • Четные цифры в условных обозначениях стеклопакетов обозначают воздушный зазор в мм;
  • Символ Ar указывает на то, что зазор заполнен аргоном, а не воздухом;
  • Литера К означает, что наружное стекло имеет специальное прозрачное теплозащитное покрытие.

Современные стеклопакеты, как мы видим из предыдущей таблицы, позволяют уменьшить тепловые потери окон почти в 2 раза. К примеру, для 10 окон размером 1 м х 1,6 м экономия энергии достигнет 1 кВт, что в месяц даст 720 кВт/ч.

Теперь для правильного выбора материалов и толщин ограждающих конструкций давайте используем эти сведения на конкретном примере.

При расчете теплопотерь на 1м² используются две величины: перепад температур ΔT и сопротивление теплопередаче R. Допустим, что температура внутри помещения равна 20 °С, а температура снаружи –30 °С. Значит перепад температур ΔT будет 50 °С. Стены толщиной 20 см выполнены из бруса , тогда R будет равным - 0,806 м²×°С/Вт. Теплопотери при этом составят 50 / 0,806 = 62 (Вт/м²).

Удельные теплопотери стен зданий на 1 м² по внутреннему контуру в зависимости от средней температуры самой холодной недели в году
Характеристики ограждения Температура снаружи, °С Потери тепла, Вт
Первый этаж Верхний этаж
Угловая комната Неугл. комната Угловая комната Неугл. комната
Стена в 2,5 кирпича (67 см)
с внутренней штукатуркой
-24
-26
-28
-30
76
83
87
89
75
81
83
85
70
75
78
80
66
71
75
76
Стена в 2 кирпича (54 см)
с внутренней штукатуркой
-24
-26
-28
-30
91
97
102
104
90
96
101
102
82
87
91
94
79
87
89
91
Рубленая стена (25 см)
с внутренней обшивкой
-24
-26
-28
-30
61
65
67
70
60
63
66
67
55
58
61
62
52
56
58
60
Рубленая стена (20 см)
с внутренней обшивкой
-24
-26
-28
-30
76
83
87
89
76
81
84
87
69
75
78
80
66
72
75
77
Стена из бруса (18 см)
с внутренней обшивкой
-24
-26
-28
-30
76
83
87
89
76
71
84
87
69
75
78
80
66
72
75
77
Стена из бруса (10 см)
с внутренней обшивкой
-24
-26
-28
-30
87
94
98
101
85
91
96
98
78
83
87
89
76
82
85
87
Каркасная стена (20 см) с
 керамзитовым заполнением
-24
-26
-28
-30
62
65
68
71
60
63
66
69
55
58
61
63
54
56
59
62
Стена из пенобетона (20 см)
с внутренней штукатуркой
-24
-26
-28
-30
92
97
101
105
89
94
98
102
87
87
90
94
80
84
88
91

Примечание
Если за стеной имеется наружное неотапливаемое помещение, такое как например, сени или застекленная веранда, то тепловые потери через него составят 70% от расчетных, а если за этим помещением находится еще одно помещение наружу (сени, выходящие на веранду), то теплопотери будут составлять 40% от расчетного значения.

Удельные теплопотери других элементов ограждения зданий на 1 м2 по внутреннему контуру в зависимости от средней температуры самой холодной недели в году.

Характеристика ограждения

Температура снаружи, °С

Потери тепла,
Вт

Окна с двойным остеклением

-24
-26
-28
-30

117
126
131
135

Сплошные двойные деревянные двери

-24
-26
-28
-30

204
219
228
234

Чердачные перекрытия

-24
-26
-28
-30

30
33
34
35

Деревянные полы над подвалом

-24
-26
-28
-30

22
25
26
26

Примеры расчета теплопотерь

Рассчитаем при помощи таблиц тепловые потери двух разных комнат одинаковой площади.

Угловая комната на первом этаже (пример 1)

teplopot_02.png
Схема угловой комнаты на 1-ом этаже

Характеристики комнаты:

  • размеры и площадь - 5 м х 3,2 м (16 м²)

  • высота потолка - 2,75 м

  • количество наружных стен - 2

  • материал и толщина наружных стен - обшитый гипсокартонном и оклеенный обоями брус толщиной 18 см

  • количество окон - 2, с двойным остеклением (высота - 1,6 м, ширина - 1 м)

  • полы - деревянные утепленные, снизу подвал

  • выше - чердачное перекрытие

  • расчетная температура снаружи - -30 °С

  • требуемая температура в комнате - +20 °С

Сначала рассчитываем площади теплоотдающих поверхностей.

  1. Площадь наружных стен без учет окон (Sстен):
    (5+3,2)х2,7-2х1х1,6 = 18,94 м².

  2. Площадь окон (Sокон):
    2х1х1,6 = 3,2 м².

  3. Площадь пола (Sпола):
    5х3,2 = 16 м².

  4. Площадь потолка (Sпотолка):
    5х3,2 = 16 м².

Площадь внутренних перегородок и дверей не участвуют в расчете, поскольку по обеим их сторонам температура одинакова и тепло через них не уходит.

Далее вычисляем потери тепла Q каждой из поверхностей:

Qстен = 18,94х89 = 1686 Вт,
Qокон = 3,2х135 = 432 Вт,
Qпола = 16х26 = 416 Вт,
Qпотолка = 16х35 = 560 Вт.

Итого общие тепловые потери комнаты Qсуммарные составят 3094 Вт.

Заметьте, что больше тепла уходит через стены, чем через потолок, полы и окна.
Результат расчета показывает тепловые потери комнаты в наиболее морозные дни года (температура -30 C°). Очевидно, что чем на улице теплее, тем меньше тепла уйдет из комнаты.

Комната под крышей (пример 2)


Схема комнаты под крышей (мансарды)

Характеристики комнаты:

  • этаж - верхний,
  • площадь - 16 м² (3,8х4,2)
  • высота потолка - 2,4 м
  • наружные стены:
    • два ската крыши (шифер, сплошная обрешетка, слой минваты толщиной 10 см, вагонка)

    • фронтоны (обшитый вагонкой брус толщиной 10 см)

    • боковые перегородки (каркасная стена с керамзитовым заполнением 10 см)

  • окна – 4 с двойным остеклением (по 2 на каждом фронтоне), высотой 1,6 м и шириной 1 м
  • расчетная температура снаружи - –30°С,
  • требуемая температура в комнате - +20°С.

Рассчитываем площади теплоотдающих поверхностей:

  1. Площадь торцевых наружных стен за вычетом окон:
    Sторцевых стен = 2х(2,4х3,8-0,9х0,6-2х1,6х0,8) = 12 м².

  2. Площадь скатов крыши, ограничивающих комнату:
    Sскатов.стен = 2х1,0х4,2 = 8,4 м².

  3. Площадь боковых перегородок:
    Sбоковых перегородок = 2х1,5х4,2 = 12,6 м².

  4. Площадь окон:
    Sокон = 4х1,6х1,0 = 6,4 м².

  5. Площадь потолка:
    Sпотолка = 2,6х4,2 = 10,92 м².

Теперь рассчитаем теплопотери этих поверхностей, но при этом нужно учесть, что под полом комнаты находится теплое помещение, поэтому тепло через него не уходит. Тепловые потери потолка и стен считаем как для угловых помещений, а для потолка и боковых перегородок вводим коэффициент 70%, т.к. за ними расположены неотапливаемые помещения.

Qторцевых стен = 12х89 = 1068 Вт
Qскатов.стен = 8,4х142 = 1193 Вт
Qбоковых перегородок = 12,6х126х0,7 = 1111 Вт
Qокон = 6,4х135 = 864 Вт
Qпотолка = 10,92х35х0,7 = 268 Вт.

В итоге суммарные теплопотери комнаты составляют: Qсуммарные = 4504 Вт.

Итак, мы видим, что теплая комната на первом этаже теряет (либо потребляет) существенно меньше тепла, чем комната под крышей с тонкими стенками и большой площадью остекления.
Чтобы сделать такое помещение пригодным для проживания зимой, нужно в первую очередь утеплить стены, боковые перегородки и окна.
Любая ограждающая конструкция может быть представлена в виде многослойной стены, у которой каждый слой имеет свое тепловое сопротивление и свое сопротивление прохождению воздуха. Сложив тепловое сопротивление всех слоев, получим тепловое сопротивление всей стены. Также суммируя сопротивление прохождению воздуха всех слоев, мы сможем понять, как дышит стена.

Учебный центр ООО «Гидролюкс»

Возврат к списку новостей