Perte de chaleur admissible. Isolation de la maison. Où la chaleur sort-elle de la maison ? Paramètres de base pour calculer les pertes de chaleur

La première étape dans l'organisation du chauffage d'une maison privée consiste à calculer les déperditions de chaleur. Le but de ce calcul est de connaître la quantité de chaleur qui s'échappe à travers les murs, les sols, la toiture et les fenêtres (communément appelées enveloppes du bâtiment) lors des gelées les plus sévères dans une zone donnée. En sachant calculer les pertes de chaleur selon les règles, vous pouvez obtenir un résultat assez précis et commencer à sélectionner une source de chaleur en fonction de la puissance.

Formules de base

Pour obtenir un résultat plus ou moins précis, il faut effectuer des calculs selon toutes les règles ; une méthode simplifiée (100 W de chaleur pour 1 m² de surface) ne fonctionnera pas ici. La déperdition thermique totale d'un bâtiment pendant la saison froide se compose de 2 parties :

• perte de chaleur à travers les structures enveloppantes ;
• perte d’énergie utilisée pour chauffer l’air de ventilation.

La formule de base pour calculer la consommation d’énergie thermique à travers les clôtures extérieures est la suivante :

Q = 1/R x (t dans - t n) x S x (1+ ∑β). Ici:

• Q est la quantité de chaleur perdue par une structure d'un type, W ;
• R - résistance thermique du matériau de construction, m²°C / W ;
• S—superficie de la clôture extérieure, m² ;
• t in — température de l'air intérieur, °C;
• t n - température ambiante la plus basse, °C ;
• β - déperdition de chaleur supplémentaire, selon l'orientation du bâtiment.

La résistance thermique des murs ou du toit d'un bâtiment est déterminée en fonction des propriétés du matériau qui les compose et de l'épaisseur de la structure. Pour ce faire, utilisez la formule R = δ / λ, où :

• λ—valeur de référence de la conductivité thermique du matériau du mur, W/(m°C) ;
• δ est l'épaisseur de la couche de ce matériau, m.

Si un mur est construit à partir de 2 matériaux (par exemple, brique avec isolation en laine minérale), alors la résistance thermique est calculée pour chacun d'eux et les résultats sont résumés. La température extérieure est choisie à la fois en fonction des documents réglementaires et des observations personnelles, la température intérieure est choisie selon les besoins. Les déperditions thermiques supplémentaires sont des coefficients déterminés par les normes :

1. Lorsqu’un mur ou une partie du toit est orienté vers le nord, le nord-est ou le nord-ouest, alors β = 0,1.
2. Si la structure est orientée sud-est ou ouest, β = 0,05.
3. β = 0 lorsque la clôture extérieure fait face au côté sud ou sud-ouest.

Ordre de calcul

Pour prendre en compte toute la chaleur sortant de la maison, il est nécessaire de calculer les déperditions thermiques de la pièce, chacun séparément. Pour ce faire, des mesures sont prises de toutes les clôtures adjacentes à l'environnement : murs, fenêtres, toiture, sol et portes.

Un point important : les mesures doivent être prises à l'extérieur en tenant compte des angles du bâtiment, sinon le calcul des déperditions thermiques de la maison entraînera une consommation de chaleur sous-estimée.

Les fenêtres et les portes sont mesurées par l'ouverture qu'elles remplissent.

Sur la base des résultats de mesure, la superficie de chaque structure est calculée et remplacée dans la première formule (S, m²). Y est également insérée la valeur R, obtenue en divisant l'épaisseur de la clôture par le coefficient de conductivité thermique du matériau de construction. Dans le cas de fenêtres neuves en métal-plastique, la valeur R vous sera indiquée par un représentant de l'installateur.

A titre d'exemple, il convient de calculer les déperditions thermiques à travers des murs de clôture en brique de 25 cm d'épaisseur, d'une superficie de 5 m² à une température ambiante de -25°C. On suppose que la température à l’intérieur sera de +20°C et que le plan de la structure sera orienté vers le nord (β = 0,1). Vous devez d’abord prendre le coefficient de conductivité thermique de la brique (λ) de la littérature de référence, il est égal à 0,44 W/(m°C). Ensuite, à l'aide de la deuxième formule, la résistance au transfert thermique d'un mur de briques de 0,25 m est calculée :

R = 0,25 / 0,44 = 0,57 m²°C / W

Pour déterminer les déperditions thermiques d'une pièce avec ce mur, toutes les données initiales doivent être substituées dans la première formule :

Q = 1 / 0,57 x (20 - (-25)) x 5 x (1 + 0,1) = 434 W = 4,3 kW

Si la pièce a une fenêtre, après avoir calculé sa superficie, la perte de chaleur à travers l'ouverture translucide doit être déterminée de la même manière. Les mêmes actions sont répétées concernant les sols, la toiture et la porte d'entrée. A la fin, tous les résultats sont résumés, après quoi vous pouvez passer à la pièce suivante.

Comptage de chaleur pour le chauffage de l'air

Lors du calcul des déperditions thermiques d'un bâtiment, il est important de prendre en compte la quantité d'énergie thermique consommée par le système de chauffage pour chauffer l'air de ventilation. La part de cette énergie atteint 30 % des pertes totales, il est donc inacceptable de l'ignorer. Vous pouvez calculer la perte de chaleur par ventilation d'une maison grâce à la capacité thermique de l'air à l'aide d'une formule populaire tirée d'un cours de physique :

Q air = cm (t in - t n). Dans celui-ci :

• Q air - chaleur consommée par le système de chauffage pour réchauffer l'air soufflé, W ;
• t in et t n - le même que dans la première formule, °C ;
• m est le débit massique d'air entrant dans la maison depuis l'extérieur, en kg ;
• c est la capacité calorifique du mélange d'air, égale à 0,28 W / (kg °C).

Ici toutes les grandeurs sont connues, à l'exception du débit massique d'air lors de la ventilation des locaux. Afin de ne pas compliquer votre tâche, vous devez accepter la condition que l'air ambiant de toute la maison soit renouvelé une fois par heure. Ensuite, le débit volumétrique d'air peut être facilement calculé en additionnant les volumes de toutes les pièces, puis vous devez le convertir en débit massique d'air par densité. Étant donné que la densité du mélange d'air change en fonction de sa température, vous devez prendre la valeur appropriée dans le tableau :

m = 500 x 1,422 = 711 kg/heure

Chauffer une telle masse d’air à 45°C nécessitera la quantité de chaleur suivante :

Q air = 0,28 x 711 x 45 = 8957 W, ce qui équivaut approximativement à 9 kW.

À la fin des calculs, les résultats des déperditions thermiques à travers les clôtures extérieures sont additionnés aux déperditions thermiques par ventilation, ce qui donne la charge thermique totale sur le système de chauffage du bâtiment.

Les méthodes de calcul présentées peuvent être simplifiées si les formules sont saisies dans Excel sous forme de tableaux avec des données, cela accélérera considérablement le calcul.

Le confort est une chose inconstante. Les températures inférieures à zéro arrivent, vous avez immédiatement froid et êtes attiré de manière incontrôlable par l’amélioration de votre maison. Le « réchauffement climatique » commence. Et il y a un « mais » ici : même après avoir calculé les pertes de chaleur de la maison et installé le chauffage « selon le plan », vous pouvez vous retrouver face à face avec la chaleur qui disparaît rapidement. Le processus n'est pas visible visuellement, mais il est parfaitement ressenti à travers les chaussettes en laine et les grosses factures de chauffage. La question demeure : où est passée la « précieuse » chaleur ?

Les pertes de chaleur naturelles sont bien cachées derrière des structures porteuses ou une isolation « bien faite », où il ne devrait y avoir aucun espace par défaut. Mais est-ce le cas ? Examinons la question des fuites de chaleur pour différents éléments structurels.

Points froids sur les murs

Jusqu'à 30 % de toutes les pertes de chaleur dans une maison se produisent au niveau des murs. Dans la construction moderne, ce sont des structures multicouches constituées de matériaux de conductivité thermique différente. Les calculs pour chaque mur peuvent être effectués individuellement, mais il existe des erreurs communes à tous, par lesquelles la chaleur quitte la pièce et le froid pénètre dans la maison de l'extérieur.

L’endroit où les propriétés isolantes sont affaiblies est appelé « pont froid ». Pour les murs c'est :

• Joints de maçonnerie

Le joint de maçonnerie optimal est de 3 mm. Ceci est réalisé le plus souvent avec des compositions adhésives de texture fine. Lorsque le volume de mortier entre les blocs augmente, la conductivité thermique de l'ensemble du mur augmente. De plus, la température du joint de maçonnerie peut être de 2 à 4 degrés plus froide que celle du matériau de base (brique, bloc, etc.).

Les joints de maçonnerie comme « pont thermique »

• Linteaux en béton au-dessus des ouvertures.

Le béton armé possède l'un des coefficients de conductivité thermique les plus élevés parmi les matériaux de construction (1,28 - 1,61 W/(m*K)). Cela en fait une source de déperdition de chaleur. Le problème n’est pas complètement résolu par les linteaux en béton cellulaire ou mousse. La différence de température entre la poutre en béton armé et le mur principal est souvent proche de 10 degrés.

Vous pouvez isoler le linteau du froid avec une isolation extérieure continue. Et à l'intérieur de la maison - en assemblant une boîte en HA sous la corniche. Cela crée une couche d'air supplémentaire pour la chaleur.

• Trous de montage et attaches.

Le raccordement d’un climatiseur ou d’une antenne TV laisse des trous dans l’isolation globale. Les fixations métalliques traversantes et le trou de passage doivent être hermétiquement scellés avec un isolant.

Et si possible, ne déplacez pas les attaches métalliques à l'extérieur, en les fixant à l'intérieur du mur.

Les murs isolés présentent également des défauts de déperdition de chaleur

L'installation de matériaux endommagés (avec éclats, compression, etc.) laisse des zones vulnérables aux fuites de chaleur. Ceci est clairement visible lors de l'examen d'une maison avec une caméra thermique. Les points lumineux indiquent des lacunes dans l'isolation extérieure.

Pendant le fonctionnement, il est important de surveiller l'état général de l'isolation. Une erreur dans le choix d'un adhésif (pas spécial pour l'isolation thermique, mais pour le carrelage) peut provoquer des fissures dans la structure dans un délai de 2 ans. Oui, et les principaux matériaux isolants ont aussi leurs inconvénients. Par exemple:

• La laine minérale ne pourrit pas et n'intéresse pas les rongeurs, mais est très sensible à l'humidité. Par conséquent, sa bonne durée de vie en isolation extérieure est d'environ 10 ans - alors des dommages apparaissent.
• Mousse plastique - possède de bonnes propriétés isolantes, mais est facilement sensible aux rongeurs et ne résiste pas à la force et aux rayons ultraviolets. La couche isolante après pose nécessite une protection immédiate (sous forme d'une structure ou d'une couche d'enduit).

Lorsque vous travaillez avec les deux matériaux, il est important d'assurer un ajustement précis des serrures des panneaux isolants et la disposition transversale des feuilles.

• Mousse de polyuréthane - crée une isolation sans couture, convient aux surfaces inégales et incurvées, mais est vulnérable aux dommages mécaniques et est détruite par les rayons UV. Il est conseillé de le recouvrir d'un mélange de plâtre - la fixation des cadres à travers une couche d'isolant viole l'isolation globale.

Expérience! Les pertes de chaleur peuvent augmenter pendant le fonctionnement, car tous les matériaux ont leurs propres nuances. Il est préférable d'évaluer périodiquement l'état de l'isolation et de réparer immédiatement les dommages. Une fissure en surface est une voie « rapide » vers la destruction de l’isolation intérieure.

Perte de chaleur de la fondation

Le béton est le matériau prédominant dans la construction des fondations. Sa conductivité thermique élevée et son contact direct avec le sol entraînent jusqu'à 20 % de déperdition de chaleur sur tout le périmètre du bâtiment. Les fondations conduisent particulièrement fortement la chaleur du sous-sol et les planchers chauffants mal installés au premier étage.

Les pertes de chaleur sont également augmentées par l’excès d’humidité qui n’est pas éliminé de la maison. Cela détruit les fondations, créant des ouvertures pour le froid. De nombreux matériaux d’isolation thermique sont également sensibles à l’humidité. Par exemple, la laine minérale, qui est souvent transférée aux fondations à partir de l'isolation générale. Il est facilement endommagé par l'humidité et nécessite donc un cadre de protection dense. L'argile expansée perd également ses propriétés d'isolation thermique sur un sol constamment humide. Sa structure crée un coussin d'air et compense bien la pression du sol lors du gel, mais la présence constante d'humidité minimise les propriétés bénéfiques de l'argile expansée dans l'isolation. C'est pourquoi la création d'un drainage fonctionnel est une condition préalable à la longue durée de vie des fondations et à la conservation de la chaleur.

Cela inclut également la protection imperméabilisante de la base, ainsi qu'une zone aveugle multicouche, d'au moins un mètre de large. Avec une fondation en colonnes ou un sol soulevé, la zone aveugle autour du périmètre est isolée pour protéger le sol à la base de la maison du gel. La zone aveugle est isolée avec de l'argile expansée, des feuilles de polystyrène expansé ou du polystyrène.

Il est préférable de choisir des matériaux en feuille pour l'isolation des fondations avec une connexion par rainure et de les traiter avec un composé de silicone spécial. L'étanchéité des serrures bloque l'accès au froid et garantit une protection continue de la fondation. En la matière, la projection sans couture de mousse polyuréthane présente un avantage indéniable. De plus, le matériau est élastique et ne se fissure pas lorsque le sol se soulève.

Pour tous les types de fondations, vous pouvez utiliser les schémas d'isolation développés. Une exception peut être une fondation sur pieux en raison de sa conception. Ici, lors du traitement du grillage, il est important de prendre en compte le soulèvement du sol et de choisir une technologie qui ne détruit pas les pieux. Il s’agit d’un calcul complexe. La pratique montre qu'une maison sur pilotis est protégée du froid par un plancher bien isolé du premier étage.

Attention! Si la maison a un sous-sol et qu'elle est souvent inondée, cela doit être pris en compte lors de l'isolation des fondations. Puisque l’isolant/isolant dans ce cas obstruera l’humidité dans la fondation et la détruira. En conséquence, la chaleur sera encore plus perdue. La première chose à résoudre est le problème des inondations.

Zones vulnérables du sol

Un plafond non isolé transfère une partie importante de la chaleur aux fondations et aux murs. Ceci est particulièrement visible si le plancher chauffant est mal installé - l'élément chauffant refroidit plus rapidement, augmentant ainsi le coût de chauffage de la pièce.

Pour garantir que la chaleur du sol pénètre dans la pièce et non à l'extérieur, vous devez vous assurer que l'installation respecte toutes les règles. Les principaux :

• Protection. Un ruban amortisseur (ou des feuilles de polystyrène d'une largeur maximale de 20 cm et 1 cm d'épaisseur) est fixé aux murs sur tout le périmètre de la pièce. Avant cela, les fissures doivent être éliminées et la surface du mur nivelée. Le ruban est fixé le plus étroitement possible au mur, isolant ainsi le transfert de chaleur. Lorsqu’il n’y a pas de poches d’air, il n’y a pas de fuite de chaleur.
• Retrait. Il doit y avoir au moins 10 cm entre le mur extérieur et le circuit de chauffage. Si le plancher chauffant est installé plus près du mur, il commence alors à chauffer la rue.
• Épaisseur. Les caractéristiques de l'écran et de l'isolation requis pour le chauffage par le sol sont calculées individuellement, mais il est préférable d'ajouter une marge de 10 à 15 % aux chiffres obtenus.
• Finition. La chape du dessus du sol ne doit pas contenir d'argile expansée (elle isole de la chaleur du béton). L'épaisseur optimale de la chape est de 3 à 7 cm. La présence d'un plastifiant dans le mélange de béton améliore la conductivité thermique, et donc le transfert de chaleur dans la pièce.

Une isolation sérieuse est importante pour n'importe quel sol, et pas nécessairement avec le chauffage. Une mauvaise isolation thermique transforme le sol en un grand « radiateur » pour le sol. Est-ce que ça vaut le coup de le chauffer en hiver ?!

Important! Des sols froids et de l'humidité apparaissent dans la maison lorsque la ventilation de l'espace souterrain ne fonctionne pas ou n'est pas réalisée (les bouches d'aération ne sont pas organisées). Aucun système de chauffage ne peut compenser une telle carence.

Points de jonction des structures du bâtiment

Les composés perturbent l'intégrité des matériaux. C’est pourquoi les coins, les joints et les culées sont très vulnérables au froid et à l’humidité. Les joints des panneaux de béton deviennent d'abord humides et des champignons et des moisissures y apparaissent. La différence de température entre le coin de la pièce (la jonction des structures) et le mur principal peut varier de 5 à 6 degrés, jusqu'à des températures inférieures à zéro et de la condensation à l'intérieur du coin.

Indice! Sur les sites de telles connexions, les artisans recommandent de réaliser une couche d'isolation accrue à l'extérieur.

La chaleur s'échappe souvent par le plafond inter-étage lorsque la dalle est posée sur toute l'épaisseur du mur et que ses bords font face à la rue. Ici, les pertes de chaleur du premier et du deuxième étage augmentent. Formulaire de brouillons. Encore une fois, s'il y a un plancher chauffant au deuxième étage, l'isolation extérieure doit être conçue pour cela.

La chaleur s'échappe par la ventilation

La chaleur est évacuée de la pièce par des conduits de ventilation équipés, assurant un échange d'air sain. Une ventilation « à l’envers » aspire le froid de la rue. Cela se produit lorsqu'il y a un manque d'air dans la pièce. Par exemple, lorsque le ventilateur de la hotte est allumé, il aspire trop d'air de la pièce, ce qui fait qu'il commence à être aspiré de la rue par d'autres conduits d'évacuation (sans filtres ni chauffage).

Les questions de savoir comment ne pas évacuer de grandes quantités de chaleur à l'extérieur et comment ne pas laisser entrer d'air froid dans la maison ont depuis longtemps leurs propres solutions professionnelles :

1. Des récupérateurs sont installés dans le système de ventilation. Ils restituent jusqu'à 90 % de la chaleur à la maison.
2. Des vannes d'alimentation sont en cours d'installation. Ils « préparent » l'air de la rue avant d'entrer dans la pièce - il est nettoyé et réchauffé. Les vannes sont dotées d'un réglage manuel ou automatique, basé sur la différence de température à l'extérieur et à l'intérieur de la pièce.

Le confort coûte une bonne ventilation. Avec un échange d'air normal, la moisissure ne se forme pas et un microclimat sain pour vivre est créé. C'est pourquoi une maison bien isolée avec une combinaison de matériaux isolants doit disposer d'une ventilation fonctionnelle.

En bout de ligne ! Pour réduire les pertes de chaleur par les conduits de ventilation, il est nécessaire d'éliminer les erreurs de redistribution de l'air dans la pièce. Dans une ventilation qui fonctionne correctement, seul l'air chaud quitte la maison, dont une partie de la chaleur peut être restituée.

Perte de chaleur par les fenêtres et les portes

Une maison perd jusqu'à 25 % de sa chaleur par les ouvertures des portes et des fenêtres. Les points faibles des portes sont un joint qui fuit, qui peut être facilement remplacé par un neuf, et une isolation thermique qui s'est desserrée à l'intérieur. Il peut être remplacé en retirant le boîtier.

Les points vulnérables des portes en bois et en plastique sont similaires aux « ponts thermiques » dans des conceptions de fenêtres similaires. Par conséquent, nous considérerons le processus général en utilisant leur exemple.

Qu'est-ce qui indique une perte de chaleur « fenêtre » :

• Fissures et courants d'air évidents (dans le cadre, autour du rebord de la fenêtre, à la jonction de la pente et de la fenêtre). Mauvais ajustement des valves.
• Pentes intérieures humides et moisies. Si la mousse et le plâtre se sont détachés du mur au fil du temps, l'humidité de l'extérieur se rapproche de la fenêtre.
• Surface de verre froide. À titre de comparaison, le verre à économie d'énergie (à -25° à l'extérieur et +20° à l'intérieur de la pièce) a une température de 10 à 14 degrés. Et bien sûr, ça ne gèle pas.

Les ouvrants peuvent ne pas être bien ajustés lorsque la fenêtre n'est pas ajustée et que les élastiques autour du périmètre sont usés. La position des vannes peut être ajustée indépendamment et le joint peut être modifié. Il est préférable de le remplacer complètement une fois tous les 2-3 ans, et de préférence par un sceau de production « native ». Le nettoyage et la lubrification saisonniers des élastiques maintiennent leur élasticité lors des changements de température. Ensuite, le joint ne laisse pas entrer le froid pendant longtemps.

Les fissures dans le cadre lui-même (importantes pour les fenêtres en bois) sont remplies de mastic silicone, de préférence transparent. Lorsqu'il touche le verre, ce n'est pas si visible.

Les joints des pentes et du profilé de la fenêtre sont également scellés avec du mastic ou du plastique liquide. Dans une situation difficile, vous pouvez utiliser de la mousse de polyéthylène autocollante - un ruban « isolant » pour fenêtres.

Important! Il convient de s'assurer que lors de la finition des pentes extérieures, l'isolation (mousse plastique, etc.) recouvre complètement le joint de la mousse de polyuréthane et la distance jusqu'au milieu du cadre de la fenêtre.

Moyens modernes de réduire les pertes de chaleur à travers le verre :

• Utilisation de films PVI. Ils réfléchissent le rayonnement des ondes et réduisent les pertes de chaleur de 35 à 40 %. Les films peuvent être collés sur un vitrage déjà installé si l'on ne souhaite pas le changer. Il est important de ne pas confondre les faces du verre et la polarité du film.
• Installation de verre à faibles émissions : k- et i-glass. Les fenêtres à double vitrage en verre K transmettent l'énergie des ondes courtes de rayonnement lumineux dans la pièce, accumulant le corps à l'intérieur. Le rayonnement à ondes longues ne quitte plus la pièce. En conséquence, le verre sur la surface intérieure a une température deux fois plus élevée que celle du verre ordinaire. i-glass retient l'énergie thermique dans la maison en réfléchissant jusqu'à 90 % de la chaleur dans la pièce.
• L'utilisation de verre argenté qui, dans les fenêtres à double vitrage à 2 chambres, permet d'économiser 40 % de chaleur en plus (par rapport au verre conventionnel).
• Sélection de fenêtres à double vitrage avec un nombre de verres accru et la distance entre eux.

En bonne santé! Réduisez les pertes de chaleur à travers le verre - rideaux d'air organisés au-dessus des fenêtres (éventuellement sous forme de plinthes chaudes) ou volets roulants de protection la nuit. Cela est particulièrement vrai pour les vitrages panoramiques et les températures négatives sévères.

Causes des fuites de chaleur dans le système de chauffage

Les déperditions de chaleur s'appliquent également au chauffage, où les fuites de chaleur se produisent souvent pour deux raisons.

• Un radiateur puissant sans écran de protection chauffe la rue.

• Tous les radiateurs ne chauffent pas complètement.

Le respect de règles simples réduit les pertes de chaleur et évite que le système de chauffage ne tourne au ralenti :

1. Un écran réfléchissant doit être installé derrière chaque radiateur.
2. Avant de démarrer le chauffage, une fois par saison, il est nécessaire de purger l'air du système et de vérifier si tous les radiateurs sont complètement réchauffés. Le système de chauffage peut se boucher à cause de l'air accumulé ou de débris (délaminages, eau de mauvaise qualité). Une fois tous les 2-3 ans, le système doit être complètement rincé.

La note! Lors du remplissage, il est préférable d'ajouter à l'eau des inhibiteurs de corrosion. Cela soutiendra les éléments métalliques du système.

Perte de chaleur par le toit

La chaleur tend d’abord vers le haut de la maison, faisant du toit l’un des éléments les plus vulnérables. Cela représente jusqu'à 25 % de toutes les pertes de chaleur.

Un grenier froid ou un grenier résidentiel est isolé de la même manière. Les principales déperditions thermiques se produisent au niveau des jonctions des matériaux, qu'il s'agisse d'isolants ou d'éléments de structure. Ainsi, un pont froid souvent négligé est la limite entre les murs et la transition vers le toit. Il est conseillé de traiter cette zone avec le Mauerlat.

L'isolation de base a aussi ses propres nuances, davantage liées aux matériaux utilisés. Par exemple:

1. L'isolant en laine minérale doit être protégé de l'humidité et il est conseillé de le changer tous les 10 à 15 ans. Au fil du temps, il s'agglutine et commence à laisser entrer la chaleur.
2. Ecowool, qui possède d'excellentes propriétés isolantes « respirantes », ne doit pas être situé à proximité de sources chaudes - lorsqu'il est chauffé, il couve, laissant des trous dans l'isolation.
3. Lors de l'utilisation de mousse de polyuréthane, il est nécessaire de prévoir une ventilation. Le matériau est étanche à la vapeur et il est préférable de ne pas accumuler d'excès d'humidité sous le toit - d'autres matériaux sont endommagés et un espace apparaît dans l'isolation.
4. Les plaques en isolation thermique multicouche doivent être posées en damier et doivent adhérer étroitement aux éléments.

Pratique! Dans les structures aériennes, toute brèche peut éliminer beaucoup de chaleur coûteuse. Ici, il est important de mettre l’accent sur une isolation dense et continue.

Conclusion

Il est utile de connaître les lieux de déperdition de chaleur non seulement pour équiper votre logement et vivre dans des conditions confortables, mais aussi pour ne pas surpayer le chauffage. En pratique, une bonne isolation s’amortit en 5 ans. Le terme est long. Mais nous ne construisons pas de maison avant deux ans.

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Le calcul des déperditions de chaleur dans une maison constitue la base du système de chauffage. Il faut au minimum choisir la bonne chaudière. Vous pouvez également estimer combien d'argent sera dépensé pour le chauffage de la maison prévue, analyser l'efficacité financière de l'isolation, c'est-à-dire comprendre si les coûts d'installation de l'isolation seront récupérés grâce aux économies de carburant sur la durée de vie de l'isolation. Très souvent, lors du choix de la puissance du système de chauffage d'une pièce, les gens sont guidés par la valeur moyenne de 100 W pour 1 m 2 de surface avec une hauteur de plafond standard allant jusqu'à trois mètres. Cependant, cette puissance n’est pas toujours suffisante pour reconstituer complètement les pertes de chaleur. Les bâtiments diffèrent par la composition des matériaux de construction, leur volume, leur emplacement dans différentes zones climatiques, etc. Pour calculer correctement l'isolation thermique et sélectionner la puissance des systèmes de chauffage, vous devez connaître les déperditions thermiques réelles de la maison. Nous vous expliquerons comment les calculer dans cet article.

Paramètres de base pour calculer les pertes de chaleur

La perte de chaleur dans n'importe quelle pièce dépend de trois paramètres fondamentaux :

• volume de la pièce - nous nous intéressons au volume d'air qui doit être chauffé
• la différence de température à l'intérieur et à l'extérieur de la pièce - plus la différence est grande, plus l'échange thermique se produit rapidement et l'air perd de la chaleur
• conductivité thermique des structures enveloppantes - la capacité des murs et des fenêtres à retenir la chaleur

Le calcul le plus simple de la perte de chaleur

Qt (kW/heure)=(100 W/m2 x S (m2) x K1 x K2 x K3 x K4 x K5 x K6 x K7)/1000

Il s'agit d'une formule permettant de calculer les pertes de chaleur à l'aide d'indicateurs agrégés, basés sur des conditions moyennes de 100 W par mètre carré. Où les principaux indicateurs de calcul pour le calcul du système de chauffage sont les valeurs suivantes :

Qt- puissance thermique du réchauffeur d'huile usagée proposé, kW/heure.

100 W/m2- valeur spécifique de la perte de chaleur (65-80 watt/m2). Cela comprend les fuites d'énergie thermique dues à son absorption par les fenêtres, les murs, les plafonds et les sols ; fuites par ventilation et fuites de pièce et autres fuites.

S- superficie de la pièce ;

K1- coefficient de déperdition thermique des fenêtres :

• vitrage conventionnel K1=1,27
• double vitrage K1=1,0
• triple vitrage K1=0,85 ;

K2- coefficient de déperdition thermique des murs :

• mauvaise isolation thermique K2=1,27
• mur de 2 briques ou isolant de 150 mm d'épaisseur K2=1,0
• bonne isolation thermique K2=0,854

K3 Rapport fenêtre/surface au sol :

• 10%K3=0,8
• 20%K3=0,9
• 30%K3=1,0
• 40% K3=1,1
• 50 % K3=1,2 ;

K4- coefficient de température extérieure :

• -10°C K4=0,7
• -15°C K4=0,9
• -20°C K4=1,1
• -25°C K4=1,3
• -35°C K4=1,5 ;

K5- nombre de murs donnant sur l'extérieur :

• un - K5=1.1
• deux K5=1,2
• trois K5=1,3
• quatre K5=1,4 ;

K6- type de pièce située au-dessus de celle calculée :

• grenier froid K6=1,0
• grenier chaud K6=0,9
• pièce chauffée K6-0.8 ;

K7- hauteur de la pièce :

• 2,5 m K7=1,0
• 3,0 mK7=1,05
• 3,5 m K7=1,1
• 4,0 mK7=1,15
• 4,5 mK7=1,2.

Calcul simplifié des déperditions de chaleur à la maison

Qt = (V x ∆t x k)/860 ; (kW)

V- volume de la pièce (m3)
∆t- delta de température (extérieur et intérieur)
k- coefficient de dissipation

• k= 3,0-4,0 – sans isolation thermique. (Structure simplifiée en bois ou structure en tôle ondulée).
• k= 2,0-2,9 – faible isolation thermique. (Structure de bâtiment simplifiée, maçonnerie simple, structure de fenêtre et de toiture simplifiée).
• k= 1,0-1,9 – isolation thermique moyenne. (Construction standard, maçonnerie double, peu de fenêtres, toiture en bardeaux standard).
• k= 0,6-0,9 – haute isolation thermique. (Construction améliorée, murs en briques à double isolation, peu de fenêtres à double vitrage, sous-plancher épais, toiture isolée de haute qualité).

Cette formule prend en compte de manière très conditionnelle le coefficient de dispersion et il n'est pas tout à fait clair quels coefficients utiliser. Dans les classiques, une pièce moderne rare, réalisée avec des matériaux modernes tenant compte des normes en vigueur, présente des structures enveloppantes avec un coefficient de dissipation supérieur à un. Pour une compréhension plus détaillée de la méthodologie de calcul, nous proposons les méthodes plus précises suivantes.

Je voudrais immédiatement attirer votre attention sur le fait que les structures enveloppantes ne sont généralement pas homogènes dans leur structure, mais sont généralement constituées de plusieurs couches. Exemple : mur coque = enduit + coque + finition extérieure. Cette conception peut également inclure des entrefers fermés (exemple : cavités à l'intérieur de briques ou de blocs). Les matériaux ci-dessus ont des caractéristiques thermiques différentes les unes des autres. La principale caractéristique d'une couche structurelle est sa résistance au transfert de chaleur R.

q– il s’agit de la quantité de chaleur perdue par mètre carré de surface environnante (généralement mesurée en W/m²)

ΔT- la différence entre la température à l'intérieur des locaux calculés et la température de l'air extérieur (la température des cinq jours les plus froids °C pour la région climatique dans laquelle se trouve le bâtiment calculé).

En gros, la température intérieure dans les locaux est prise :

• Quartier d'habitation 22C
• Non résidentiel 18C
• Zones de traitement des eaux 33C

Lorsqu’il s’agit d’une structure multicouche, les résistances des couches de la structure s’additionnent. Par ailleurs, je voudrais attirer votre attention sur le coefficient calculé conductivité thermique du matériau de la couche λ W/(m°C). Puisque les fabricants de matériaux l’indiquent le plus souvent. Ayant calculé le coefficient de conductivité thermique du matériau de la couche de construction, nous pouvons facilement obtenir résistance au transfert de chaleur des couches:

δ - épaisseur de couche, m ;

λ - coefficient calculé de conductivité thermique du matériau de la couche de construction, en tenant compte des conditions de fonctionnement des structures enveloppantes, W/(m2 oC).

Ainsi, pour calculer les déperditions thermiques à travers les enveloppes des bâtiments, il faut :

1. Résistance au transfert thermique des structures (si la structure est multicouche alors Σ R couches)R.
2. La différence entre la température dans la salle de calcul et celle à l’extérieur (température des cinq jours les plus froids °C). ΔT
3. Clôture des zones F (murs séparés, fenêtres, portes, plafond, sol)
4. Orientation du bâtiment par rapport aux directions cardinales.

La formule de calcul des pertes de chaleur d'une clôture ressemble à ceci :

Qlimite=(ΔT / Rolim)* Folim * n *(1+∑b)

Qlimite- perte de chaleur à travers les structures enveloppantes, W
Rogr– résistance au transfert de chaleur, m2°C/W ; (S'il y a plusieurs couches alors ∑ couches Rogr)
Feuille– superficie de la structure enveloppante, m ;
n– coefficient de contact entre la structure enveloppante et l'air extérieur.

(1+∑b) – pertes de chaleur supplémentaires en fractions des pertes principales. Les pertes de chaleur supplémentaires b à travers les structures d'enceinte doivent être considérées comme proportionnelles aux pertes principales :

a) dans les locaux de toute destination à travers des murs extérieurs verticaux et inclinés (projection verticale), des portes et des fenêtres orientées au nord, à l'est, au nord-est et au nord-ouest - à hauteur de 0,1, au sud-est et à l'ouest - à hauteur de 0,05 ; dans les pièces d'angle en plus - 0,05 pour chaque mur, porte et fenêtre, si l'une des clôtures fait face au nord, à l'est, au nord-est et au nord-ouest et 0,1 - dans les autres cas ;

b) dans les pièces conçues pour une conception standard, à travers les murs, portes et fenêtres faisant face à l'une des directions cardinales, à hauteur de 0,08 pour un mur extérieur et de 0,13 pour les pièces d'angle (sauf résidentielles), et dans tous les locaux d'habitation - 0,13 ;

c) à travers les planchers non chauffés du premier étage au-dessus des sous-sols froids des bâtiments dans les zones où la température de l'air extérieur est estimée à moins 40 °C et en dessous (paramètres B) - à hauteur de 0,05,

d) par des portes extérieures non équipées de rideaux d'air ou aérothermiques, d'une hauteur de bâtiment de N, m, depuis le niveau moyen du sol jusqu'au sommet de la corniche, le centre des ouvertures d'extraction de la lanterne ou l'embouchure de la arbre d'un montant de : 0,2 N - pour les portes triples avec deux vestibules entre elles ; 0,27 H - pour les portes doubles avec vestibules entre elles ; 0,34 H - pour portes doubles sans vestibule ; 0,22 H - pour portes simples ;

e) par des portails extérieurs non équipés de rideaux d'air et aérothermiques - en taille 3 s'il n'y a pas de vestibule et en taille 1 - s'il y a un vestibule au niveau du portail.

Pour les portes et portails extérieurs d'été et de secours, les déperditions de chaleur supplémentaires visées aux alinéas « d » et « e » ne doivent pas être prises en compte.

Séparément, prenons un élément tel qu'un plancher au sol ou sur solives. Il y a ici quelques particularités. Un sol ou un mur qui ne contient pas de couches isolantes constituées de matériaux ayant un coefficient de conductivité thermique λ inférieur ou égal à 1,2 W/(m °C) est dit non isolé. La résistance au transfert de chaleur d'un tel sol est généralement notée Rn.p, (m2 oC) / W. Pour chaque zone d'un plancher non isolé, des valeurs standards de résistance au transfert thermique sont fournies :

• zone I - RI = 2,1 (m2 oC) / W ;
• zone II - RII = 4,3 (m2 oC) / W ;
• zone III - RIII = 8,6 (m2 oC) / W ;
• zone IV - RIV = 14,2 (m2 oC) / W ;

Les trois premières zones sont des bandes situées parallèlement au périmètre des murs extérieurs. La zone restante est classée comme la quatrième zone. La largeur de chaque zone est de 2 m. Le début de la première zone est l'endroit où le sol jouxte le mur extérieur. Si le sol non isolé est adjacent à un mur enfoui dans le sol, alors le début est reporté à la limite supérieure de l’enfouissement du mur. Si la structure d'un sol situé au sol comporte des couches isolantes, elle est dite isolée, et sa résistance au transfert thermique Rу.п, (m2 оС) / W, est déterminée par la formule :

Rу.п. = Rn.p. + Σ (γу.с. / λу.с.)

Rn.p- résistance au transfert thermique de la zone considérée du sol non isolé, (m2 oC) / W ;
γу.с- épaisseur de la couche isolante, m ;
λу.с- coefficient de conductivité thermique du matériau de la couche isolante, W/(m °C).

Pour un plancher sur solives, la résistance au transfert thermique Rl, (m2 oC) / W, est calculée à l'aide de la formule :

Rl = 1,18 * Rу.п

La perte de chaleur de chaque structure enveloppante est calculée séparément. La quantité de perte de chaleur à travers les structures enveloppantes de la pièce entière sera la somme des pertes de chaleur à travers chaque structure enveloppante de la pièce. Il est important de ne pas se tromper dans les mesures. Si au lieu de (W) (kW) apparaît, voire (kcal), vous obtiendrez un mauvais résultat. Vous pouvez également spécifier par inadvertance des Kelvins (K) au lieu de degrés Celsius (°C).

Calcul avancé des déperditions de chaleur à la maison

Chauffage dans les bâtiments civils et résidentiels, les déperditions thermiques des locaux comprennent les déperditions de chaleur à travers diverses structures d'enceinte, telles que les fenêtres, les murs, les plafonds, les sols, ainsi que la consommation de chaleur pour chauffer l'air, qui s'infiltre par les fuites dans les structures de protection (enceintes). structures) d’une pièce donnée. Il existe d’autres types de déperditions thermiques dans les bâtiments industriels. Le calcul des déperditions thermiques de la pièce est effectué pour toutes les structures entourant toutes les pièces chauffées. Les pertes de chaleur à travers les structures internes ne peuvent pas être prises en compte lorsque la différence de température entre celles-ci et celle des pièces voisines atteint 3 °C. La perte de chaleur à travers les structures enveloppantes est calculée à l'aide de la formule suivante, W :

Qlimite = F (étain – tnB) (1 + Σ β) n / Rо

tnB– température de l'air extérieur, °C ;
télévision– température ambiante, °C ;
F– superficie de la structure de protection, m2 ;
n– coefficient qui prend en compte la position de la clôture ou de l'ouvrage de protection (sa surface extérieure) par rapport à l'air extérieur ;
β – les pertes thermiques supplémentaires, fractions des principales ;
Ro– résistance au transfert de chaleur, m2 °C / W, qui est déterminée par la formule suivante :

Rо = 1/ αв + Σ (δі / λі) + 1/ αн + Rв.п., où

αв – coefficient d'absorption thermique de la clôture (sa surface intérieure), W/ m2 o C ;
λі et δі – coefficient de conductivité thermique calculé pour le matériau d'une couche structurelle donnée et l'épaisseur de cette couche ;
αн – coefficient de transfert thermique de la clôture (sa surface extérieure), W/ m2 o C ;
Rв.n – dans le cas d'un entrefer fermé dans la structure, sa résistance thermique, m2 o C / W (voir Tableau 2).
Les coefficients αн et αв sont acceptés selon SNiP et pour certains cas sont donnés dans le tableau 1 ;
δі - généralement attribué selon le cahier des charges ou déterminé à partir des dessins des structures enveloppantes ;
λі – accepté dans les ouvrages de référence.

Tableau 1. Coefficients d'absorption thermique αв et coefficients de transfert thermique αн

Tableau 2. Résistance thermique des couches d'air fermées Rв.n, m2 o C / W

Pour les portes et fenêtres, la résistance au transfert de chaleur est très rarement calculée et est plus souvent prise en fonction de leur conception selon les données de référence et les SNiP. Les superficies des clôtures pour les calculs sont généralement déterminées selon les dessins de construction. La température tvn pour les bâtiments résidentiels est sélectionnée dans l'annexe I, tnB - dans l'annexe 2 du SNiP, en fonction de l'emplacement du chantier de construction. Les pertes de chaleur supplémentaires sont indiquées dans le tableau 3, coefficient n - dans le tableau 4.

Tableau 3. Perte de chaleur supplémentaire

Tableau 4. La valeur du coefficient n, qui prend en compte la position de la clôture (sa surface extérieure)

La consommation de chaleur pour chauffer l'air extérieur infiltrant dans les bâtiments publics et résidentiels pour tous types de locaux est déterminée par deux calculs. Le premier calcul détermine la consommation d'énergie thermique Qi pour chauffer l'air extérieur, qui pénètre dans la ième pièce grâce à la ventilation naturelle par aspiration. Le deuxième calcul détermine la consommation d'énergie thermique Qi pour chauffer l'air extérieur, qui pénètre dans une pièce donnée par les fuites des clôtures sous l'effet du vent et (ou) de la pression thermique. Pour le calcul, la plus grande valeur de perte de chaleur déterminée par les équations suivantes (1) et (ou) (2) est prise.

Qі = 0,28 L ρн s (étain – tnB) (1)

L, m3/heure c – le débit d'air extrait des locaux ; pour les bâtiments d'habitation, 3 m3/heure pour 1 m2 de surface d'habitation, y compris les cuisines ;
Avec– capacité thermique spécifique de l'air (1 kJ/(kg °C));
ρн– densité de l'air à l'extérieur de la pièce, kg/m3.

La densité de l'air γ, N/m3, sa densité ρ, kg/m3, sont déterminées selon les formules :

γ = 3463/ (273 +t), ρ = γ / g, où g = 9,81 m/s2, t, ° C – température de l'air.

La consommation de chaleur pour chauffer l'air qui pénètre dans la pièce par diverses fuites de structures de protection (clôtures) en raison du vent et de la pression thermique est déterminée selon la formule :

Qi = 0,28 Gi s (étain – tnB) k, (2)

où k est un coefficient qui prend en compte le contre-flux de chaleur, pour les portes et fenêtres de balcon à vantail séparé, il est supposé être de 0,8, pour les fenêtres à simple et double vantail – 1,0 ;
Gi – débit d’air pénétrant (s’infiltrant) à travers les structures de protection (structures enveloppantes), kg/h.

Pour les portes et fenêtres de balcon, la valeur Gi est déterminée :

Gi = 0,216 Σ F Δ Рі 0,67 / Ri, kg/h

où Δ Рi est la différence de pression d'air sur les surfaces internes Рвн et externes Рн des portes ou fenêtres, Pa ;
Σ F, m2 – superficies estimées de toutes les clôtures du bâtiment ;
Ri, m2·h/kg – résistance à la perméation de l'air de cette clôture, qui peut être acceptée conformément à l'annexe 3 du SNiP. Dans les bâtiments à panneaux, le débit d'air supplémentaire infiltré par les fuites dans les joints des panneaux est également déterminé.

La valeur de Δ Рi est déterminée à partir de l’équation Pa :

Δ Рі= (H – hі) (γн – γвн) + 0,5 ρн V2 (се,n – се,р) k1 – ріnt,
où H, m est la hauteur du bâtiment depuis le niveau zéro jusqu'à l'embouchure de la gaine de ventilation (dans les bâtiments sans greniers, l'embouchure est généralement située à 1 m au-dessus du toit et dans les bâtiments avec grenier - à 4 à 5 m au-dessus du plancher du grenier);
hі, m – hauteur du niveau zéro jusqu'au sommet des portes ou fenêtres des balcons pour lesquelles le débit d'air est calculé ;
γн, γвн – poids spécifiques de l'air extérieur et intérieur ;
ce, pu ce, n – coefficients aérodynamiques pour les surfaces sous le vent et au vent du bâtiment, respectivement. Pour les bâtiments rectangulaires ce,p = –0,6, ce,n= 0,8 ;

V, m/s – vitesse du vent, prise en compte pour le calcul conformément à l'annexe 2 ;
k1 – coefficient qui prend en compte la dépendance de la vitesse du vent, de la pression et de la hauteur du bâtiment ;
ріnt, Pa – pression atmosphérique conditionnellement constante qui se produit lors de la ventilation forcée ; lors du calcul des bâtiments résidentiels, ріnt peut être ignorée, car elle est égale à zéro.

Pour les clôtures d'une hauteur allant jusqu'à 5,0 m, le coefficient k1 est de 0,5, pour une hauteur allant jusqu'à 10 m il est de 0,65, pour une hauteur allant jusqu'à 20 m il est de 0,85 et pour les clôtures de 20 m et plus est pris égal à 1,1.

Perte de chaleur totale estimée dans la pièce, W :

Qcalc = Σ Qlim + Qunf – Qbyt

où Σ Qlim – perte de chaleur totale à travers toutes les clôtures de protection de la pièce ;
Qinf – consommation de chaleur maximale pour chauffer l'air infiltré, tirée des calculs selon les formules (2) u (1);
Qménage – toutes les émissions de chaleur des appareils électroménagers, de l'éclairage et d'autres sources de chaleur possibles, qui sont acceptées pour les cuisines et les locaux d'habitation à hauteur de 21 W pour 1 m2 de surface calculée.

Vladivostok -24.
Vladimir -28.
Volgograd -25.
Vologda -31.
Voronej -26.
Ekaterinbourg -35.
Irkoutsk -37.
Kazan-32.
Kaliningrad-18
Krasnodar-19.
Krasnoïarsk -40.
Moscou -28.
Mourmansk -27.
Nijni Novgorod -30.
Novgorod -27.
Novorossiisk -13.
Novossibirsk -39.
Omsk-37.
Orenbourg -31.
Aigle -26.
Penza-29.
Perm -35.
Pskov-26.
Rostov-22.
Riazan -27.
Samara-30.
Saint-Pétersbourg -26.
Smolensk -26.
Tver -29.
Toula -27.
Tioumen -37.
Oulianovsk -31.

Pour éviter que votre maison ne devienne un gouffre sans fond pour les coûts de chauffage, nous vous proposons d'étudier les domaines fondamentaux de la recherche en génie thermique et des méthodologies de calcul.

Pour éviter que votre maison ne devienne un gouffre sans fond pour les coûts de chauffage, nous vous proposons d'étudier les domaines fondamentaux de la recherche en génie thermique et des méthodologies de calcul.

Sans calcul préalable de la perméabilité thermique et de l'accumulation d'humidité, toute l'essence de la construction de logements est perdue.

Physique des processus thermiques

Différents domaines de la physique présentent de nombreuses similitudes dans la description des phénomènes qu’ils étudient. Il en va de même en génie thermique : les principes qui décrivent les systèmes thermodynamiques font clairement écho aux fondamentaux de l'électromagnétisme, de l'hydrodynamique et de la mécanique classique. Après tout, nous parlons de décrire le même monde, il n’est donc pas surprenant que les modèles de processus physiques se caractérisent par certaines caractéristiques communes dans de nombreux domaines de recherche.

L’essence des phénomènes thermiques est facile à comprendre. La température d'un corps ou son degré d'échauffement n'est rien d'autre qu'une mesure de l'intensité des vibrations des particules élémentaires qui composent ce corps. Évidemment, lorsque deux particules entrent en collision, celle ayant le niveau d’énergie le plus élevé transférera de l’énergie à la particule ayant l’énergie la plus faible, mais jamais l’inverse.

Cependant, ce n’est pas le seul moyen d’échange d’énergie ; le transfert d’énergie est également possible via les quanta de rayonnement thermique. Dans ce cas, le principe de base est nécessairement conservé : un quantum émis par un atome moins chauffé n'est pas capable de transférer de l'énergie à une particule élémentaire plus chaude. Il s'y reflète simplement et soit disparaît sans laisser de trace, soit transfère son énergie à un autre atome avec moins d'énergie.

L’avantage de la thermodynamique est que les processus qui s’y déroulent sont absolument clairs et peuvent être interprétés sous le couvert de différents modèles. L'essentiel est de respecter les postulats de base, tels que la loi du transfert d'énergie et l'équilibre thermodynamique. Ainsi, si votre compréhension est conforme à ces règles, vous comprendrez facilement la méthode de calcul de l'ingénierie thermique à l'intérieur comme à l'extérieur.

Concept de résistance au transfert de chaleur

La capacité d’un matériau à transférer de la chaleur est appelée conductivité thermique. En général, elle est toujours plus élevée, plus la densité de la substance est grande et mieux sa structure est adaptée à la transmission des vibrations cinétiques.

Une quantité inversement proportionnelle à la conductivité thermique est la résistance thermique. Pour chaque matériau, cette propriété prend des valeurs uniques en fonction de la structure, de la forme et de plusieurs autres facteurs. Par exemple, l'efficacité du transfert de chaleur dans l'épaisseur des matériaux et dans la zone de leur contact avec d'autres milieux peut différer, surtout s'il existe entre les matériaux au moins une couche minimale de substance dans un état d'agrégation différent. Quantitativement, la résistance thermique est exprimée comme la différence de température divisée par le débit thermique :

Rt = (T2 – T1) /P

Où:

• Rt - résistance thermique de la section, K/W ;
• T2 - température du début de la section, K ;
• T1 - température de fin de section, K ;
• P - flux de chaleur, W.

Dans le cadre des calculs de déperditions thermiques, la résistance thermique joue un rôle déterminant. Toute structure enveloppante peut être représentée comme une barrière plane-parallèle sur le chemin du flux de chaleur. Sa résistance thermique totale est la somme des résistances de chaque couche, tandis que toutes les cloisons s'ajoutent dans une structure spatiale, qui est en fait un bâtiment.

Rt = l / (λ·S)

Où:

• Rt - résistance thermique de la section du circuit, K/W ;
• l est la longueur de la section du circuit thermique, m ;
• λ - coefficient de conductivité thermique du matériau, W/(m K) ;
• S - superficie de la section transversale du site, m2.

Facteurs influençant la perte de chaleur

Les processus thermiques sont bien corrélés aux processus électriques : le rôle de la tension est la différence de température, le flux de chaleur peut être considéré comme l'intensité du courant, mais pour la résistance, vous n'avez même pas besoin de trouver votre propre terme. Le concept de moindre résistance, qui apparaît dans la technique du chauffage sous le nom de ponts thermiques, est également tout à fait vrai.

Si l’on considère un matériau arbitraire en coupe transversale, il est assez facile d’établir le chemin du flux de chaleur aux niveaux micro et macro. Comme premier modèle, nous prendrons un mur en béton dans lequel, en raison de nécessités technologiques, des fixations traversantes sont réalisées avec des tiges d'acier de section arbitraire. L’acier conduit légèrement mieux la chaleur que le béton, on peut donc distinguer trois principaux flux de chaleur :

• à travers l'épaisseur du béton
• à travers des tiges d'acier
• des barres d'acier au béton

Le dernier modèle de flux thermique est le plus intéressant. Étant donné que la tige d'acier chauffe plus rapidement, plus près de l'extérieur du mur, il y aura une différence de température entre les deux matériaux. Ainsi, l'acier non seulement « pompe » la chaleur vers l'extérieur, mais il augmente également la conductivité thermique des masses de béton adjacentes.

Dans les milieux poreux, les processus thermiques se déroulent de la même manière. Presque tous les matériaux de construction sont constitués d’un réseau ramifié de matière solide, dont l’espace est rempli d’air.

Ainsi, le principal conducteur de chaleur est un matériau solide et dense, mais en raison de sa structure complexe, le chemin le long duquel la chaleur se propage s'avère plus grand que la section transversale. Ainsi, le deuxième facteur qui détermine la résistance thermique est l'hétérogénéité de chaque couche et de la structure enveloppante dans son ensemble.

Le troisième facteur affectant la conductivité thermique est l’accumulation d’humidité dans les pores. L'eau a une résistance thermique 20 à 25 fois inférieure à celle de l'air, donc si elle remplit les pores, la conductivité thermique globale du matériau devient encore plus élevée que s'il n'y avait pas de pores du tout. Lorsque l'eau gèle, la situation devient encore pire : la conductivité thermique peut augmenter jusqu'à 80 fois. En règle générale, la source d’humidité est l’air ambiant et les précipitations. Ainsi, les trois principales méthodes de lutte contre ce phénomène sont l'imperméabilisation extérieure des murs, l'utilisation d'un pare-vapeur et le calcul de l'accumulation d'humidité, qui doivent être effectués parallèlement à la prévision des déperditions thermiques.

Schémas de calcul différenciés

Le moyen le plus simple de déterminer l'ampleur des pertes de chaleur d'un bâtiment est de résumer les valeurs du flux de chaleur à travers les structures qui composent le bâtiment. Cette technique prend pleinement en compte la différence de structure des différents matériaux, ainsi que les spécificités du flux thermique qui les traverse et aux jonctions d'un plan à l'autre. Cette approche dichotomique simplifie grandement la tâche, car différentes structures d'enceinte peuvent différer considérablement dans la conception des systèmes de protection thermique. Ainsi, avec une étude distincte, il est plus facile de déterminer le montant des pertes de chaleur, car différentes méthodes de calcul sont proposées à cet effet :

• Pour les murs, les fuites de chaleur sont quantitativement égales à la surface totale multipliée par le rapport entre la différence de température et la résistance thermique. Dans ce cas, il faut prendre en compte l’orientation des murs par rapport aux points cardinaux pour prendre en compte leur échauffement en journée, ainsi que la ventilation des structures du bâtiment.
• Pour les étages, la technique est la même, mais la présence d'un grenier et son mode de fonctionnement sont pris en compte. En outre, la température ambiante est supposée être plus élevée de 3 à 5 °C et l'humidité calculée est également augmentée de 5 à 10 %.
• La perte de chaleur à travers le sol est calculée par zone, décrivant les zones autour du périmètre du bâtiment. Cela est dû au fait que la température du sol sous le plancher est plus élevée au centre du bâtiment qu’au niveau des fondations.
• Le flux de chaleur à travers le vitrage est déterminé par les données du passeport des fenêtres ; il faut également prendre en compte le type de raccordement des fenêtres aux murs et la profondeur des pentes.

Q = S (ΔT / Rt)

Où:

• Q - pertes de chaleur, W ;
• S - surface du mur, m2 ;
• ΔT - différence de température à l'intérieur et à l'extérieur de la pièce, °C ;
• Rt - résistance au transfert de chaleur, m2 °C/W.

Exemple de calcul

Avant de passer à l'exemple de démonstration, répondons à la dernière question : comment calculer correctement la résistance thermique intégrale de structures multicouches complexes ? Ceci, bien sûr, peut être fait manuellement ; heureusement, dans la construction moderne, il n'existe pas beaucoup de types de fondations porteuses et de systèmes d'isolation utilisés. Cependant, il est assez difficile de prendre en compte la présence de finitions décoratives, d'enduits intérieurs et de façades, ainsi que l'influence de tous les processus transitoires et d'autres facteurs ; il est préférable d'utiliser des calculs automatisés. L'une des meilleures ressources en ligne pour de telles tâches est smartcalc.ru, qui produit en outre un diagramme du déplacement du point de rosée en fonction des conditions climatiques.

Par exemple, prenons un bâtiment arbitraire, après avoir étudié la description dont le lecteur pourra juger de l'ensemble des données initiales nécessaires au calcul. Il s'agit d'une maison à un étage de forme rectangulaire régulière avec des dimensions de 8,5x10 m et une hauteur sous plafond de 3,1 m, située dans la région de Léningrad.

La maison dispose d'un plancher au sol non isolé avec des planches sur solives avec lame d'air, la hauteur du plancher est 0,15 m plus haute que le niveau du sol du chantier. Le matériau du mur est un monolithe de laitier de 42 cm d'épaisseur avec un enduit interne de ciment-chaux jusqu'à 30 mm d'épaisseur et un enduit externe de « manteau de fourrure » de laitier-ciment jusqu'à 50 mm d'épaisseur. La surface vitrée totale est de 9,5 m2 ; des fenêtres à double vitrage à double chambre avec un profil à économie de chaleur avec une résistance thermique moyenne de 0,32 m2 °C/W sont utilisées comme fenêtres.

Le plafond est réalisé sur des poutres en bois : le fond est enduit de bardeaux, rempli de laitier de haut fourneau et recouvert d'une chape d'argile sur le dessus, et un grenier de type froid au dessus du plafond. La tâche de calculer les pertes de chaleur est de former un système de protection thermique pour les murs.

Sol

La première étape consiste à déterminer la perte de chaleur à travers le sol. Étant donné que leur part dans le flux de chaleur total est la plus faible, et également en raison du grand nombre de variables (densité et type de sol, profondeur de congélation, massivité de la fondation, etc.), le calcul des déperditions thermiques est effectué à l'aide d'un méthode simplifiée utilisant la résistance réduite au transfert de chaleur. Le long du périmètre du bâtiment, à partir de la ligne de contact avec le sol, quatre zones sont décrites - des bandes encerclées de 2 mètres de large.

Pour chaque zone, sa propre valeur de résistance réduite au transfert de chaleur est prise. Dans notre cas, il existe trois zones d'une superficie de 74, 26 et 1 m2. Ne vous laissez pas confondre par la superficie totale des zones, qui est 16 m2 plus grande que la superficie du bâtiment, la raison en est le double recalcul des bandes qui se croisent de la première zone dans les coins, où la perte de chaleur est nettement plus élevée que dans les zones situées le long des murs. En utilisant des valeurs de résistance au transfert de chaleur de 2,1, 4,3 et 8,6 m2 °C/W pour les zones un à trois, nous déterminons que le flux de chaleur à travers chaque zone est respectivement de 1,23, 0,21 et 0,05 kW.

Des murs

En utilisant les données sur le terrain, ainsi que les matériaux et l'épaisseur des couches qui forment les murs, vous devez remplir les champs appropriés sur le service smartcalc.ru mentionné ci-dessus. Selon les résultats du calcul, la résistance au transfert de chaleur s'avère être de 1,13 m2 °C/W et le flux de chaleur à travers le mur est de 18,48 W par mètre carré. Avec une surface murale totale (sans vitrage) de 105,2 m2, la perte thermique totale à travers les murs est de 1,95 kW/h. Dans ce cas, la perte de chaleur par les fenêtres sera de 1,05 kW.

Plafond et toiture

Le calcul des pertes de chaleur à travers le plancher du grenier peut également être effectué dans un calculateur en ligne en sélectionnant le type de structure d'enceinte souhaité. En conséquence, la résistance au transfert de chaleur du plafond est de 0,66 m2 °C/W et la perte de chaleur est de 31,6 W par mètre carré, soit 2,7 kW sur toute la surface de la structure enveloppante.

La perte de chaleur totale selon les calculs est de 7,2 kWh. Compte tenu de la qualité de construction plutôt médiocre du bâtiment, ce chiffre est évidemment bien inférieur au chiffre réel. En fait, un tel calcul est idéalisé ; il ne prend pas en compte les coefficients particuliers, le débit d'air, la composante convection du transfert de chaleur, les pertes par la ventilation et les portes d'entrée.

En effet, en raison d'une installation de fenêtres de mauvaise qualité, d'un manque de protection à la jonction de la toiture et du mauerlat et d'une mauvaise étanchéité des murs depuis la fondation, les déperditions thermiques réelles peuvent être 2 voire 3 fois supérieures à celles calculées. Cependant, même des études de base en génie thermique permettent de déterminer si les structures d'une maison en construction seront conformes aux normes sanitaires, du moins en première approximation.

Enfin, nous donnerons une recommandation importante : si vous souhaitez vraiment avoir une compréhension complète de la physique thermique d'un bâtiment particulier, vous devez utiliser une compréhension des principes décrits dans cette revue et dans la littérature spéciale. Par exemple, le guide de référence d'Elena Malyavina « Perte de chaleur d'un bâtiment » peut être d'une très bonne aide dans ce domaine, où les spécificités des processus d'ingénierie thermique sont expliquées en détail, des liens vers les documents réglementaires nécessaires sont donnés, ainsi que des exemples. des calculs et toutes les informations générales nécessaires sont publiées.

Si vous avez des questions sur ce sujet, posez-les aux experts et lecteurs de notre projet.

J'ai estimé la perte de l'étage (sols au sol sans isolation) et ça s'avère BEAUCOUP
avec une conductivité thermique du béton de 1,8, le résultat est de 61491 kWh saison
Je pense que la différence de température moyenne ne devrait pas être considérée comme 4033 * 24 car la terre est encore plus chaude que l'air atmosphérique.

Pour les sols, la différence de température sera moindre, l'air extérieur est de -20 degrés et le sol sous les sols peut être de +10 degrés. Autrement dit, à une température dans la maison de 22 degrés, pour calculer la perte de chaleur dans les murs, la différence de température sera de 42 degrés, et pour les sols en même temps, elle ne sera que de 12 degrés.

J'ai également fait un tel calcul l'année dernière afin de choisir une épaisseur d'isolation économiquement réalisable. Mais j'ai fait un calcul plus complexe. J'ai trouvé sur Internet des statistiques de température pour ma ville pour l'année précédente, toutes les quatre heures. c'est-à-dire que je crois que la température est constante pendant quatre heures. Pour chaque température, j'ai déterminé combien d'heures par an il y avait à cette température et calculé les pertes pour chaque température par saison, en les décomposant bien sûr en éléments, murs, grenier, sol, fenêtres, ventilation. Pour le sol, j'ai supposé que la différence de température était constante, comme 15 degrés (j'ai un sous-sol). J'ai tout formaté dans un tableau Excel. Je règle l'épaisseur de l'isolant et vois immédiatement le résultat.

Les murs sont en briques silico-calcaires de 38 cm. La maison est à deux étages plus un sous-sol, la superficie avec le sous-sol est de 200 m². m. Les résultats sont les suivants :
Mousse de polystyrène 5 cm. Les économies par saison seront de 25 919 roubles, une période de récupération simple (sans inflation) est de 12,8 ans.
Mousse de polystyrène 10 cm. Les économies par saison seront de 30 017 roubles, une période de récupération simple (sans inflation) est de 12,1 ans.
Mousse de polystyrène 15 cm. Les économies par saison seront de 31 690 roubles, une période de récupération simple (sans inflation) est de 12,5 ans.

Estimons maintenant un nombre légèrement différent. Comparons 10 cm et le retour sur investissement de 5 cm supplémentaires (jusqu'à 15)
Ainsi, des économies supplémentaires à +5 cm représentent environ 1 700 roubles par saison. et les coûts supplémentaires pour l'isolation sont d'environ 31 500 roubles, c'est-à-dire qu'ils sont supplémentaires. 5 cm d'isolation ne seront rentabilisés qu'au bout de 19 ans. Cela n'en vaut pas la peine, même si avant les calculs j'étais déterminé à faire 15 cm afin de réduire les coûts d'exploitation du gaz, mais maintenant je vois que la peau de mouton n'en vaut pas la peine, en plus. économiser 1700 roubles par an, ce n'est pas grave

Également à titre de comparaison, aux cinq premiers cm, ajoutez encore 5 cm, puis ajoutez. les économies seront de 4100 par an, supplémentaires. coûte 31 500, retour sur investissement 7,7 ans, c'est déjà normal. Je vais le rendre plus fin de 10 cm, mais je n’ai toujours pas envie, ce n’est pas grave.

Oui, d'après mes calculs j'ai obtenu les résultats suivants
mur de briques 38 cm plus 10 cm de mousse.
fenêtres à économie d'énergie.
Plafond 20 cm. Min. coton (je n'ai pas compté les planches, plus deux films et un entrefer de 5 cm. Et il y aura aussi un entrefer entre le plafond et le plafond fini, ce qui fait que les pertes seront encore moins, mais je n'en tiens pas encore compte), sol en panneaux de mousse ou autre 10 cm plus ventilation.

Les pertes totales pour l'année sont 41 245 kW. h, c'est environ 4 700 mètres cubes de gaz par an environ 17 500 roubles./an (1460 roubles/mois) Je pense que ça s'est bien passé. Je veux aussi fabriquer un récupérateur fait maison pour la ventilation, sinon j'ai estimé que 30 à 33 % de toutes les pertes de chaleur sont des pertes de ventilation, il faut régler quelque chose avec ça, je ne veux pas m'asseoir dans une boîte scellée.