Теплопотери дома - как рассчитать и как избежать

Благодаря современным строительным материалам, в частности, теплоизоляции, на Земле практически не осталось места, где люди не смогли бы жить. Снаружи может быть ужасный холод или невыносимая жара, но в доме можно создать микроклимат с оптимальной температурой, чтобы человеку было уютно и комфортно.

Для создания комфорта важно, чтобы между внутренней и наружной средой не происходило теплообмена. То есть необходимо не позволить воздуху внутри дома нагреваться в жару или остывать в мороз за счет нагревания конструкционных элементов или движения воздушных масс. Если этого не сделать, температура внутри и снаружи будет одинаковой.

Виды и причины теплопотерь

Не бывает домов, обеспечивающих 100% сбережение тепла. Так или иначе возникают теплопотери, которые характеризуют количеством тепла, утекающим из помещения. Измеряют величину теплопотерь в Ваттах, или если речь идет об утечке тепла в единицу времени – Вт*час.

На потери тепла влияет:

• объем помещения – чем он больше, тем выше потери;
• температуры внутри и снаружи – чем больше разница, тем интенсивней идет теплопередача;
• теплопроводность материалов конструкций.

Все теплопотери, которые происходят при эксплуатации дома, делятся на два вида: трансмиссионные и вентиляционные. Чтобы узнать, насколько производительной должна быть отопительная система для компенсации теплопотерь, потребуется вычислить их сумму.

Трансмиссионные тепловые потери – это количество тепловой энергии, переданное через конструкции. Передача всегда идет от большей температуры к меньшей, так как любая система стремится к равновесию, то есть чтобы температура была везде одинаковой.

В зависимости от теплопроводности использованных при строительстве материалов, доли трансмиссионных теплопотерь в среднем составляют:

• 25-30% – вентиляционные системы;
• 20-30% – кровля;
• ≈30% – стены;
• 10-20% – окна и двери;
• 5% – пол.

Бороться с трансмиссионными потерями можно при помощи утепления всех конструкций дома. Для этого достаточно использовать в специальные материалы, обладающие минимальной теплопроводностью, которые называются утеплители или теплоизоляция.

Вентиляционные тепловые потери возникают из-за разности давления внутри и снаружи здания. Там, где давление больше, возникает напор воздуха, проникающего под давлением в любые щели и зазоры, в результате чего происходит утечка теплого воздуха и приток холодного. Причем вентиляционные потери делятся на неизбежные, возникающие из-за необходимости притока свежего воздуха в помещение для дыхания людей, и инфильтрационные, вызванные наличием щелей, зазоров и прочих дефектов конструкций.

Чтобы минимизировать вентиляционные теплопотери, необходимо выявить и ликвидировать все дефекты: герметизировать межпанельные стыки, места прилегания конструкций друг к другу, притворы дверей и окон. Вентиляционную систему, в зависимости от конструкции, оснащают специальными клапанами, теплообменниками или другими устройствами, способными обеспечить приток свежего воздуха без потери тепла.

Методики и области применения расчетов теплопотерь

Точные знания теплопотерь необходимы для проектирования тепловой защиты зданий и сооружений, расчета параметров системы отопления. При проведении проектных работ используют нормативные документы, среди которых:

• СП 345.1325800.2017 «Правила проектирования тепловой защиты»;
• СП 60.13330.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. СНиП 41-01-2003»;
• ГОСТ Р 54851-2011 «Конструкции строительные ограждающие неоднородные. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче»;
• СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий».

Документы логически связаны друг с другом, содержат множество формул, с переменными коэффициентами, принимающими во внимание каждый нюанс, начиная с назначения здания и его локации, ориентации стен по сторонам света, заканчивая количеством людей, находящихся в помещении. Кроме того, учитывается необходимость проветривания, теплопотери при открывании входной двери и другие нюансы, которые должна компенсировать отопительная система.

Расчеты делают, как правило, для случая, когда на улице холодно, а в доме тепло. Однако в случае с холодильниками, производственными и складскими помещениями с минусовой температурой, может возникнуть ситуация, когда температура внутри помещения должна оставаться ниже, чем снаружи. Общий принцип расчетов от этого не меняется.

Упрощенный расчет теплопотерь дома

Для расчета теплопотерь частного дома можно пользоваться упрощенными методиками. В интернете предложено немало калькуляторов для упрощения расчетов, однако они не всегда учитывают все нюансы, в результате можно получить ошибочное значение. Для проверки можно воспользоваться упрощенной методикой расчета: подсчитать теплопотери каждой конструкции дома.

Формула расчета:

Q = Sх∆T/R,

в которой

• Q – теплопотери конструкции, Вт;
• S – площадь конструкции, м²;
• ∆T – разность наружной и внутренней температуры, ˚С;
• R – сопротивление конструкции теплопередаче м²*˚С/Вт.

Для примера сделаем расчет для дома, длина которого 8 метров, ширина – 6 м, высота – 3 м. Чердак холодный, поэтому в расчете учитывается не скатная кровля, а плоское перекрытие. Дом стоит на винтовых сваях, поэтому разность температуры для пола будет равна этому значению для остальных конструкций. У здания 6 окон 1,5х1,5 м, одна дверь 2х0,9 м. Снаружи температура -25˚С, в доме +22˚С. Конструкции утеплены пенополиуретаном.

Расчет площади ограждающих конструкций

Площадь прямоугольной конструкции равна произведению длины на ширину.

Пол и перекрытие: 6 х 8 = 48 м²

Окна: 1,5 х 1,5 = 2,25 м² – площадь одного окна, суммарная для 6 окон: 2,25 х 6 = 13,5 м²

Дверь: 2 х 0,9 = 1,8 м²

Стена: 8 х 3 = 24 м²

Стена: 6 х 3 = 18 м²

Суммарная площадь четырех стен за вычетом дверей и окон: 24 х 2 + 18 х 2 – 1,8 – 13,5 = 68,7 м²

Расчет сопротивления конструкций теплопередаче

У рассматриваемого дома конструкции состоят из стройматериала и теплоизоляции, внутренней обшивкой в упрощенном расчете пренебрегаем. Сопротивление конструкции теплопередаче рассчитывают по формуле:

R = d/l, где

• d – толщина материала, м;
• l – коэффициент теплопроводности материала из справочника, для использованного ППУ = 0,028 Вт/м2*К, бетон = 1,75 Вт/м2*К, деревянного перекрытия = 0,15 Вт/м2*К, кладки из силикатного кирпича = 0,69 Вт/м²*К.

Пол: бетонная стяжка толщиной 0,1 м и ППУ 0,1 м

R пола = 0,1 / 1,75 + 0,1 / 0,028 = 0,057 + 3,571 = 3,628 Вт/м²*К

Перекрытие: сосновая доска толщиной 0,025 м и ППУ толщиной 0,1 м.

R перекрытия = 0,025 / 0,15 + 0,1/ 0,028 = 0,167 + 3,571 = 3,738 Вт/м²*К

Стена: кирпичная кладка в полтора кирпича 0,38 м и ППУ 0,07 м.

R стены = 0,38 / 0,69 + 0,07 / 0,028 = 0,550 + 2,5 = 3,050 Вт/м²*К

Из справочника: R двери = 1, 15 Вт/м²*К, R окна = 0,6 Вт/м²*К.

Расчет теплопотерь дома

Перепад температур внутри и снаружи дома: +22˚С – (-25˚С) = 47˚

Расчет удобно представить в табличной форме, чтобы видеть конструкции с максимальными теплопотерями:

 

Суммарные теплопотери дома через все конструкции будут равны 3 417 Вт или 3,4 кВт.

Полученные данные можно использовать для проверки мощности отопительной системы, предложенной компанией, разработавшей проект дома, или результатов расчета на калькуляторе. Также расчеты помогают выявить проблемы в теплоизоляции: если полученные результаты равны или меньше мощности отопительной системы, а в доме холодно и неуютно, то нужно искать места утечки тепла.

Отопительную систему лучше устанавливать с запасом по мощности. Особенно это важно, если в доме не живут постоянно и не поддерживают температуру в отсутствии людей. На прогревание промерзших стен, полов, перекрытий, а также всех предметов, находящихся внутри, потребуется дополнительная энергия.

Комплексное снижение теплопотерь дома

Нередко расчет теплопотерь начинает интересовать владельца дома, когда производительности установленной системы отопления не хватает на поддержание комфортной температуры в помещениях. К сожалению, такое нередко происходит не только из-за ошибок в первичных расчетах при проектировании, но и при неправильном подборе материалов, ошибках в монтаже теплоизоляции.

Выявить теплопотери построенного здания помогает специальный прибор – тепловизор, визуализирующий интенсивность теплового излучения. Благодаря его применению можно увидеть утечки тепла из неплотно подогнанных окон и дверей, недостаточно утепленных стен или кровли.

В проведенном выше расчете очевидно, что качественное утепление помогает свести теплопотери к минимуму. По данным, представленным в таблице, легко убедиться, что через надежно защищенные пенополиуретаном стены теплопотери будут такие же, как через окна, хотя площадь этих конструкций различается почти в четыре раза. Там, где слой пенополиуретана больше – на полу и потолке, утечки будут минимальными независимо от теплопроводности конструкционного материала. Очевидно, что не стоит экономить на установке качественных, возможно, двухкамерных, стеклопакетов.

Сотрудники компании Экотермикс выполнят расчеты теплопотерь дома на стадии проекта или строительства, рассчитают толщину изоляции, при которой они будут минимальны. У находящегося в эксплуатации здания выявят места утечек тепла, проведут герметизацию швов или стыков, напылят пенополиуретановую теплоизоляцию.

По любым возникшим вопросам или для заказа работ звоните менеджерам или направляйте заявку на электронную почту.