Dopuszczalna strata ciepła. Izolacja domu. Gdzie ciepło opuszcza dom? Podstawowe parametry obliczania strat ciepła

Pierwszym krokiem w organizacji ogrzewania prywatnego domu jest obliczenie strat ciepła. Celem tych obliczeń jest sprawdzenie, ile ciepła ucieka przez ściany, podłogi, pokrycia dachowe i okna (potocznie zwane przegrodami budowlanymi) podczas najcięższych mrozów na danym terenie. Wiedząc, jak obliczyć straty ciepła zgodnie z zasadami, możesz uzyskać dość dokładny wynik i rozpocząć wybór źródła ciepła na podstawie mocy.

Podstawowe formuły

Aby uzyskać mniej lub bardziej dokładny wynik, należy wykonać obliczenia według wszystkich zasad, uproszczona metoda (100 W ciepła na 1 m² powierzchni) nie będzie tutaj działać. Całkowita strata ciepła budynku w zimnych porach roku składa się z 2 części:

• utrata ciepła przez otaczające konstrukcje;
• straty energii zużytej na ogrzanie powietrza wentylacyjnego.

Podstawowy wzór na obliczenie zużycia energii cieplnej przez ogrodzenia zewnętrzne jest następujący:

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

• Q to ilość ciepła utraconego przez konstrukcję jednego typu, W;
• R - opór cieplny materiału konstrukcyjnego, m²°C/W;
• S – powierzchnia ogrodzenia zewnętrznego, m²;
• t in — wewnętrzna temperatura powietrza, °C;
• t n – najniższa temperatura otoczenia, °C;
• β - dodatkowa strata ciepła, w zależności od orientacji budynku.

Opór cieplny ścian lub dachu budynku określa się na podstawie właściwości materiału, z którego są wykonane oraz grubości konstrukcji. Aby to zrobić, użyj wzoru R = δ / λ, gdzie:

• λ – wartość odniesienia przewodności cieplnej materiału ściany, W/(m°C);
• δ to grubość warstwy tego materiału, m.

Jeżeli ściana zbudowana jest z 2 materiałów (np. cegły z izolacją z wełny mineralnej), to dla każdego z nich obliczany jest opór cieplny, a wyniki sumowane. Temperaturę zewnętrzną dobiera się zarówno zgodnie z dokumentami regulacyjnymi, jak i osobistymi obserwacjami, w razie potrzeby wybiera się temperaturę wewnętrzną. Dodatkowe straty ciepła to współczynniki określone normami:

1. Kiedy ściana lub część dachu jest zwrócona w kierunku północnym, północno-wschodnim lub północno-zachodnim, wówczas β = 0,1.
2. Jeśli konstrukcja jest skierowana na południowy wschód lub zachód, β = 0,05.
3. β = 0, gdy płot zewnętrzny jest skierowany na południe lub południowy zachód.

Kolejność obliczeń

Aby uwzględnić całe ciepło opuszczające dom, należy obliczyć straty ciepła w pomieszczeniu, każdy z osobna. W tym celu dokonuje się pomiarów wszystkich ogrodzeń sąsiadujących z otoczeniem: ścian, okien, dachu, podłogi i drzwi.

Ważna kwestia: pomiarów należy dokonać na zewnątrz, biorąc pod uwagę narożniki budynku, w przeciwnym razie obliczenie strat ciepła w domu będzie skutkować niedoszacowanym zużyciem ciepła.

Okna i drzwi mierzy się według otworu, jaki wypełniają.

Na podstawie wyników pomiarów obliczana jest powierzchnia każdej konstrukcji i podstawiona do pierwszego wzoru (S, m²). Wpisuje się tam również wartość R, uzyskaną poprzez podzielenie grubości ogrodzenia przez współczynnik przewodności cieplnej materiału budowlanego. W przypadku nowych okien metalowo-plastikowych wartość R zostanie Państwu podana przez przedstawiciela instalatora.

Jako przykład warto obliczyć straty ciepła przez domykające ściany z cegły o grubości 25 cm i powierzchni 5 m² przy temperaturze otoczenia -25°C. Zakłada się, że temperatura wewnątrz będzie wynosić +20°C, a płaszczyzna konstrukcji zwrócona będzie na północ (β = 0,1). Najpierw należy wziąć współczynnik przewodności cieplnej cegły (λ) z literatury przedmiotu i wynosi on 0,44 W/(m°C). Następnie, korzystając z drugiego wzoru, oblicza się opór przenikania ciepła ściany ceglanej o grubości 0,25 m:

R = 0,25 / 0,44 = 0,57 m²°C / W

Aby określić straty ciepła pomieszczenia z tą ścianą, wszystkie dane początkowe należy podstawić do pierwszego wzoru:

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

Jeżeli w pomieszczeniu znajduje się okno, to po obliczeniu jego powierzchni w ten sam sposób należy określić utratę ciepła przez półprzezroczysty otwór. Te same czynności powtarza się w odniesieniu do podłóg, pokryć dachowych i drzwi wejściowych. Na koniec wszystkie wyniki są sumowane, po czym można przejść do następnego pomieszczenia.

Pomiar ciepła dla ogrzewania powietrznego

Przy obliczaniu strat ciepła budynku należy wziąć pod uwagę ilość energii cieplnej zużywanej przez system grzewczy na ogrzanie powietrza wentylacyjnego. Udział tej energii sięga 30% całkowitych strat, dlatego niedopuszczalne jest jej ignorowanie. Straty ciepła wentylacyjnego domu na podstawie pojemności cieplnej powietrza można obliczyć za pomocą popularnego wzoru z kursu fizyki:

Q powietrze = cm (t in - t n). W tym:

• Q powietrze - ciepło zużywane przez system grzewczy na ogrzanie powietrza nawiewanego, W;
• t in i t n - jak w pierwszym wzorze, °C;
• m to masowy przepływ powietrza wchodzącego do domu z zewnątrz, kg;
• c jest pojemnością cieplną mieszaniny powietrza, równą 0,28 W/(kg°C).

Tutaj znane są wszystkie wielkości, z wyjątkiem masowego natężenia przepływu powietrza podczas wentylacji pomieszczeń. Aby nie komplikować sobie zadania, należy zgodzić się na warunek wymiany powietrza w całym domu raz na godzinę. Następnie można łatwo obliczyć objętościowe natężenie przepływu powietrza, dodając objętości wszystkich pomieszczeń, a następnie przeliczyć je na masowy przepływ powietrza przez gęstość. Ponieważ gęstość mieszaniny powietrza zmienia się w zależności od jej temperatury, należy pobrać odpowiednią wartość z tabeli:

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

Ogrzanie takiej masy powietrza o 45°C będzie wymagało dostarczenia następującej ilości ciepła:

Q powietrze = 0,28 x 711 x 45 = 8957 W, co w przybliżeniu równa się 9 kW.

Na koniec obliczeń wyniki strat ciepła przez ogrodzenia zewnętrzne sumuje się ze stratami ciepła wentylacyjnymi, co daje całkowite obciążenie cieplne systemu grzewczego budynku.

Przedstawione metody obliczeń można uprościć, wprowadzając wzory do programu Excel w postaci tabel z danymi, co znacznie przyspieszy obliczenia.

Komfort to kapryśna rzecz. Nadchodzą temperatury poniżej zera, od razu odczuwasz chłód i w niekontrolowany sposób skłaniasz się do ulepszania domu. Rozpoczyna się „globalne ocieplenie”. I tu jest jedno „ale” – nawet po obliczeniu strat ciepła w domu i zamontowaniu ogrzewania „zgodnie z planem” można zostać twarzą w twarz z szybko zanikającym ciepłem. Proces ten nie jest wizualnie zauważalny, ale doskonale odczuwalny poprzez wełniane skarpetki i duże rachunki za ogrzewanie. Pozostaje pytanie: gdzie podziało się „cenne” ciepło?

Naturalne straty ciepła są dobrze ukryte za konstrukcjami nośnymi lub „dobrze wykonaną” izolacją, gdzie domyślnie nie powinno być żadnych szczelin. Ale czy tak jest? Przyjrzyjmy się zagadnieniu wycieków ciepła dla różnych elementów konstrukcyjnych.

Zimne miejsca na ścianach

Aż 30% wszystkich strat ciepła w domu następuje na ścianach. We współczesnym budownictwie są to konstrukcje wielowarstwowe wykonane z materiałów o różnej przewodności cieplnej. Obliczenia dla każdej ściany można przeprowadzić indywidualnie, ale dla wszystkich występują typowe błędy, przez które ciepło opuszcza pomieszczenie, a zimno dostaje się do domu z zewnątrz.

Miejsce osłabienia właściwości izolacyjnych nazywa się „mostkiem zimnym”. Dla ścian jest to:

• Połączenia murarskie

Optymalny szew murarski wynosi 3 mm. Częściej osiąga się to w przypadku kompozycji klejowych o drobnej teksturze. Wraz ze wzrostem objętości zaprawy pomiędzy blokami wzrasta przewodność cieplna całej ściany. Ponadto temperatura szwu murowanego może być o 2-4 stopnie niższa niż materiał podstawowy (cegła, blok itp.).

Spoiny murowe jako „mostek termiczny”

• Betonowe nadproża nad otworami.

Beton zbrojony posiada jeden z najwyższych współczynników przewodzenia ciepła wśród materiałów budowlanych (1,28 - 1,61 W/(m*K)). To sprawia, że ​​jest to źródło strat ciepła. Problemu nie rozwiązują całkowicie nadproża z betonu komórkowego lub piankowego. Różnica temperatur pomiędzy belką żelbetową a ścianą główną często wynosi blisko 10 stopni.

Nadproże można zaizolować od zimna ciągłą izolacją zewnętrzną. A wewnątrz domu - montując skrzynkę z HA pod gzymsem. Tworzy to dodatkową warstwę powietrza dla ciepła.

• Otwory montażowe i elementy mocujące.

Podłączenie klimatyzatora lub anteny telewizyjnej powoduje powstanie luk w ogólnej izolacji. Metalowe łączniki przelotowe i otwór przelotowy muszą być szczelnie uszczelnione izolacją.

A jeśli to możliwe, nie przesuwaj metalowych łączników na zewnątrz, mocując je wewnątrz ściany.

Izolowane ściany mają również wady związane z utratą ciepła

Montaż uszkodzonego materiału (z wiórami, kompresją itp.) pozostawia obszary podatne na wycieki ciepła. Widać to wyraźnie oglądając dom kamerą termowizyjną. Jasne plamy wskazują luki w izolacji zewnętrznej.

Podczas pracy ważne jest monitorowanie ogólnego stanu izolacji. Błąd w wyborze kleju (nie specjalnego do izolacji termicznej, ale do płytek) może spowodować pęknięcia w konstrukcji w ciągu 2 lat. Tak, a główne materiały izolacyjne mają również swoje wady. Na przykład:

• Wełna mineralna nie gnije i nie jest interesująca dla gryzoni, ale jest bardzo wrażliwa na wilgoć. Dlatego jego dobra żywotność w izolacji zewnętrznej wynosi około 10 lat – wtedy pojawiają się uszkodzenia.
• Tworzywo piankowe - ma dobre właściwości izolacyjne, ale jest łatwo podatne na ataki gryzoni, nie jest odporne na działanie siły i promieniowanie ultrafioletowe. Warstwa izolacji po zamontowaniu wymaga natychmiastowego zabezpieczenia (w postaci konstrukcji lub warstwy tynku).

Podczas pracy z obydwoma materiałami ważne jest dokładne dopasowanie zamków płyt izolacyjnych oraz krzyżowe ułożenie arkuszy.

• Pianka poliuretanowa - tworzy bezszwową izolację, nadaje się do nierównych i zakrzywionych powierzchni, ale jest podatna na uszkodzenia mechaniczne i ulega zniszczeniu pod wpływem promieni UV. Wskazane jest pokrycie go mieszanką gipsową - mocowanie ram przez warstwę izolacji narusza ogólną izolację.

Doświadczenie! Straty ciepła mogą wzrosnąć podczas pracy, ponieważ wszystkie materiały mają swoje własne niuanse. Lepiej okresowo oceniać stan izolacji i natychmiast naprawiać uszkodzenia. Pęknięcie na powierzchni to „szybka” droga do zniszczenia izolacji wewnętrznej.

Straty ciepła z fundamentu

Beton jest dominującym materiałem w konstrukcji fundamentów. Wysoka przewodność cieplna oraz bezpośredni kontakt z gruntem powodują, że na całym obwodzie budynku dochodzi do nawet 20% strat ciepła. Fundament szczególnie silnie przewodzi ciepło z piwnicy i nieprawidłowo zamontowanych podgrzewanych podłóg na piętrze.

Stratę ciepła zwiększa także nadmiar wilgoci, która nie jest usuwana z domu. Niszczy fundament, tworząc otwory na zimno. Wiele materiałów termoizolacyjnych jest również wrażliwych na wilgoć. Na przykład wełna mineralna, która często jest przenoszona na fundament z izolacji ogólnej. Łatwo ulega uszkodzeniu pod wpływem wilgoci i dlatego wymaga gęstej ramy ochronnej. Glina ekspandowana traci również swoje właściwości termoizolacyjne na stale wilgotnej glebie. Jego struktura tworzy poduszkę powietrzną i dobrze kompensuje nacisk gruntu podczas zamarzania, jednak stała obecność wilgoci minimalizuje korzystne właściwości keramzytu w izolacji. Dlatego utworzenie działającego drenażu jest warunkiem długiej żywotności fundamentu i zachowania ciepła.

Dotyczy to również istotnej hydroizolacji podłoża, a także wielowarstwowej zaślepki o szerokości co najmniej metra. W przypadku fundamentu kolumnowego lub falującej gleby ślepy obszar na obwodzie jest izolowany, aby chronić glebę u podstawy domu przed zamarzaniem. Ślepy obszar jest izolowany ekspandowaną gliną, arkuszami styropianu lub styropianu.

Lepiej jest wybrać materiały arkuszowe do izolacji fundamentów z połączeniem rowkowym i potraktować je specjalnym związkiem silikonowym. Szczelność zamków blokuje dostęp zimna i gwarantuje ciągłą ochronę podłoża. W tej kwestii bezproblemowy natrysk pianki poliuretanowej ma niezaprzeczalną zaletę. Ponadto materiał jest elastyczny i nie pęka przy podnoszeniu gleby.

Do wszystkich rodzajów fundamentów można zastosować opracowane schematy izolacji. Wyjątkiem może być fundament na palach ze względu na swoją konstrukcję. Tutaj podczas obróbki rusztu należy wziąć pod uwagę falowanie gleby i wybrać technologię, która nie niszczy stosów. To skomplikowane obliczenia. Praktyka pokazuje, że dom na palach chroni przed zimnem odpowiednio izolowana podłoga pierwszego piętra.

Uwaga! Jeśli dom jest podpiwniczony i często jest zalewany, należy to wziąć pod uwagę przy izolowaniu fundamentu. Ponieważ izolacja/izolator w tym przypadku zatka wilgoć w fundamencie i go zniszczy. W związku z tym ciepło zostanie utracone jeszcze bardziej. Pierwszą rzeczą, którą należy rozwiązać, jest problem powodzi.

Wrażliwe obszary podłogi

Nieizolowany strop przenosi znaczną część ciepła na fundament i ściany. Jest to szczególnie widoczne w przypadku nieprawidłowego montażu podgrzewanej podłogi – element grzejny szybciej się wychładza, co zwiększa koszt ogrzewania pomieszczenia.

Aby mieć pewność, że ciepło z podłogi trafi do pomieszczenia, a nie na zewnątrz, należy upewnić się, że instalacja spełnia wszystkie zasady. Najważniejsze z nich to:

• Ochrona. Do ścian na całym obwodzie pomieszczenia mocowana jest taśma tłumiąca (lub folia styropianowa o szerokości do 20 cm i grubości 1 cm). Wcześniej należy wyeliminować pęknięcia i wyrównać powierzchnię ściany. Taśmę mocuje się możliwie najściślej do ściany, izolując przenikanie ciepła. Gdy nie ma kieszeni powietrznych, nie ma wycieków ciepła.
• Akapit. Odległość od ściany zewnętrznej do obwodu grzewczego powinna wynosić co najmniej 10 cm. Jeśli ogrzewana podłoga zostanie zainstalowana bliżej ściany, zacznie ona ogrzewać ulicę.
• Grubość. Charakterystyki wymaganego ekranu i izolacji do ogrzewania podłogowego obliczane są indywidualnie, ale lepiej jest dodać do uzyskanych wartości margines 10-15%.
• Wykończeniowy. Wylewka na podłodze nie powinna zawierać ekspandowanej gliny (izoluje ciepło w betonie). Optymalna grubość jastrychu wynosi 3-7 cm. Obecność plastyfikatora w mieszance betonowej poprawia przewodność cieplną, a co za tym idzie, przenoszenie ciepła do pomieszczenia.

Poważna izolacja jest ważna w przypadku każdej podłogi i niekoniecznie przy ogrzewaniu. Zła izolacja termiczna sprawia, że ​​podłoga staje się dużym „grzejnikiem” gruntu. Czy warto ogrzewać go zimą?!

Ważny! Zimne podłogi i wilgoć pojawiają się w domu, gdy wentylacja podziemi nie działa lub nie jest wykonywana (nie jest zorganizowana wentylacja). Żaden system grzewczy nie jest w stanie zrekompensować takiego niedoboru.

Punkty styku konstrukcji budowlanych

Związki zakłócają integralność materiałów. Dlatego narożniki, złącza i przyczółki są tak podatne na zimno i wilgoć. W pierwszej kolejności spoiny płyt betonowych ulegają zawilgoceniu, pojawiają się tam grzyby i pleśń. Różnica temperatur pomiędzy narożnikiem pomieszczenia (połączeniem konstrukcji) a ścianą główną może wynosić od 5-6 stopni, do temperatur ujemnych i kondensacji wewnątrz narożnika.

Wskazówka! W miejscach takich połączeń rzemieślnicy zalecają wykonanie zwiększonej warstwy izolacji na zewnątrz.

Ciepło często ucieka przez strop międzykondygnacyjny, gdy płyta jest ułożona na całej grubości ściany i jej krawędzie są zwrócone w stronę ulicy. Tutaj zwiększają się straty ciepła zarówno na pierwszym, jak i drugim piętrze. Formularz wersji roboczych. Ponownie, jeśli na drugim piętrze znajduje się podgrzewana podłoga, należy do tego zaprojektować izolację zewnętrzną.

Ciepło ucieka przez wentylację

Ciepło jest usuwane z pomieszczenia poprzez wyposażone w kanały wentylacyjne, zapewniając zdrową wymianę powietrza. Wentylacja działająca „na odwrót” zasysa chłód z ulicy. Dzieje się tak, gdy w pomieszczeniu brakuje powietrza. Przykładowo, po włączeniu wentylatora w okapie, pobiera on z pomieszczenia zbyt dużo powietrza, przez co zaczyna być zasysane z ulicy innymi kanałami wywiewnymi (bez filtrów i ogrzewania).

Pytania o to, jak nie usuwać dużych ilości ciepła na zewnątrz i jak nie wpuszczać zimnego powietrza do domu, od dawna mają swoje profesjonalne rozwiązania:

1. W systemie wentylacyjnym montowane są rekuperatory. Oddają do domu aż 90% ciepła.
2. Trwa montaż zaworów zasilających. „Przygotowują” powietrze uliczne przed wejściem do pomieszczenia – jest ono oczyszczane i podgrzewane. Zawory posiadają regulację ręczną lub automatyczną, bazującą na różnicy temperatur na zewnątrz i wewnątrz pomieszczenia.

Komfort kosztuje dobrą wentylację. Przy normalnej wymianie powietrza pleśń nie tworzy się i powstaje zdrowy mikroklimat do życia. Dlatego dobrze ocieplony dom z kombinacją materiałów izolacyjnych musi mieć działającą wentylację.

Konkluzja! Aby ograniczyć straty ciepła przez kanały wentylacyjne, należy wyeliminować błędy w redystrybucji powietrza w pomieszczeniu. W sprawnie działającym systemie wentylacji z domu opuszczane jest jedynie ciepłe powietrze, którego część można oddać z powrotem.

Straty ciepła przez okna i drzwi

Dom traci do 25% ciepła przez otwory drzwiowe i okienne. Słabymi punktami drzwi są nieszczelna uszczelka, którą można łatwo wymienić na nową oraz poluzowana wewnątrz izolacja termiczna. Można go wymienić zdejmując obudowę.

Wrażliwe miejsca w drzwiach drewnianych i plastikowych przypominają „mostki zimne” w podobnych konstrukcjach okien. Dlatego rozważymy ogólny proces na ich przykładzie.

Co wskazuje na utratę ciepła przez „okno”:

• Widoczne pęknięcia i przeciągi (w ościeżnicy, w okolicy parapetu, na styku skarpy i okna). Słabe dopasowanie zaworów.
• Wilgotne i zagrzybione zbocza wewnętrzne. Jeśli z biegiem czasu pianka i tynk odkleją się od ściany, wilgoć z zewnątrz zbliży się do okna.
• Zimna szklana powierzchnia. Dla porównania, szkło energooszczędne (przy -25° na zewnątrz i +20° w pomieszczeniu) ma temperaturę 10-14 stopni. I oczywiście nie zamarza.

Skrzydła mogą nie przylegać ciasno, jeśli okno nie jest wyregulowane, a gumki na obwodzie są zużyte. Położenie zaworów można regulować niezależnie, a także można zmieniać uszczelkę. Lepiej go całkowicie wymienić raz na 2-3 lata, a najlepiej na pieczęć „rodzimej” produkcji. Sezonowe czyszczenie i smarowanie gumek pozwala zachować ich elastyczność podczas zmian temperatur. Wtedy uszczelka długo nie przepuszcza zimna.

Pęknięcia w samej ościeżnicy (ważne w przypadku okien drewnianych) wypełniamy uszczelniaczem silikonowym, najlepiej przezroczystym. Kiedy uderza w szybę, nie jest to już tak zauważalne.

Połączenia stoków i profilu okiennego są również uszczelniane szczeliwem lub płynnym tworzywem sztucznym. W trudnej sytuacji można zastosować samoprzylepną piankę polietylenową - taśmę „izolacyjną” do okien.

Ważny! Warto zadbać o to, aby przy wykańczaniu skarp zewnętrznych izolacja (pianoplastik itp.) całkowicie przykrywała szew pianki poliuretanowej oraz odległość do środka ramy okiennej.

Nowoczesne sposoby na ograniczenie strat ciepła przez szkło:

• Zastosowanie folii PVI. Odbijają promieniowanie falowe i redukują straty ciepła o 35-40%. Folie można przykleić do już zamontowanej szyby zespolonej, jeśli nie ma potrzeby jej zmiany. Ważne jest, aby nie mylić boków szkła i polaryzacji folii.
• Montaż szyb o charakterystyce niskoemisyjnej: k- i i-glass. Okna z podwójnymi szybami ze szkłem k przepuszczają energię krótkich fal promieniowania świetlnego do pomieszczenia, gromadząc w nim ciało. Promieniowanie długofalowe nie opuszcza już pomieszczenia. Dzięki temu szkło na wewnętrznej powierzchni ma temperaturę dwukrotnie wyższą niż zwykłe szkło. i-glass zatrzymuje energię cieplną w domu, odbijając do 90% ciepła z powrotem do pomieszczenia.
• Zastosowanie szkła powlekanego srebrem, które w oknach 2-komorowych z podwójnymi szybami pozwala zaoszczędzić o 40% więcej ciepła (w porównaniu do szkła konwencjonalnego).
• Dobór okien z podwójnymi szybami ze zwiększoną liczbą szyb i odległością między nimi.

Zdrowy! Ogranicz utratę ciepła przez szyby - zorganizowane kurtyny powietrzne nad oknami (ewentualnie w postaci ciepłych listew przypodłogowych) lub rolety ochronne w nocy. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku przeszkleń panoramicznych i trudnych temperatur poniżej zera.

Przyczyny wycieków ciepła w systemie grzewczym

Straty ciepła dotyczą również ogrzewania, gdzie wycieki ciepła często występują z dwóch powodów.

• Mocny grzejnik bez osłony ochronnej ogrzewa ulicę.

• Nie wszystkie grzejniki nagrzewają się całkowicie.

Przestrzeganie prostych zasad ogranicza straty ciepła i zapobiega przestojom instalacji grzewczej:

1. Za każdym grzejnikiem należy zamontować ekran odblaskowy.
2. Przed uruchomieniem ogrzewania raz na sezon należy odpowietrzyć instalację i sprawdzić czy wszystkie grzejniki są w pełni rozgrzane. System grzewczy może zostać zatkany z powodu nagromadzonego powietrza lub zanieczyszczeń (rozwarstwienia, woda złej jakości). Raz na 2-3 lata należy całkowicie przepłukać instalację.

Notatka! Podczas uzupełniania lepiej jest dodać do wody inhibitory antykorozyjne. Będzie to wspierać metalowe elementy systemu.

Straty ciepła przez dach

Ciepło początkowo koncentruje się na górnej części domu, czyniąc dach jednym z najbardziej wrażliwych elementów. Odpowiada za aż 25% wszystkich strat ciepła.

Zimny ​​​​poddasze lub poddasze mieszkalne są izolowane równie szczelnie. Główne straty ciepła występują na stykach materiałów, nie ma znaczenia, czy jest to izolacja, czy elementy konstrukcyjne. Zatem często pomijanym mostem zimna jest granica ścian z przejściem na dach. Wskazane jest leczenie tego obszaru razem z Mauerlat.

Izolacja podstawowa ma również swoje własne niuanse, związane bardziej z zastosowanymi materiałami. Na przykład:

1. Izolację z wełny mineralnej należy chronić przed wilgocią i zaleca się jej wymianę co 10-15 lat. Z biegiem czasu zbryla się i zaczyna oddawać ciepło.
2. Ecowool, który ma doskonałe „oddychające” właściwości izolacyjne, nie powinien być umieszczany w pobliżu gorących źródeł - po podgrzaniu tli się, pozostawiając dziury w izolacji.
3. W przypadku stosowania pianki poliuretanowej konieczne jest zapewnienie wentylacji. Materiał jest paroszczelny i lepiej nie gromadzić nadmiaru wilgoci pod dachem - inne materiały ulegają uszkodzeniu, a w izolacji pojawia się szczelina.
4. Płyty w izolacji termicznej wielowarstwowej należy układać w szachownicę i ściśle przylegać do elementów.

Ćwiczyć! W konstrukcjach napowietrznych każde naruszenie może spowodować usunięcie dużej ilości kosztownego ciepła. W tym przypadku należy położyć nacisk na gęstą i ciągłą izolację.

Wniosek

Warto znać miejsca utraty ciepła nie tylko po to, aby wyposażyć swój dom i żyć w komfortowych warunkach, ale także po to, aby nie przepłacać za ogrzewanie. Właściwa izolacja w praktyce zwraca się już po 5 latach. Termin jest długi. Ale domu nie budujemy przez dwa lata.

Powiązane wideo

Obliczanie strat ciepła w domu jest podstawą systemu grzewczego. Konieczne jest co najmniej wybranie odpowiedniego kotła. Można także oszacować, ile pieniędzy zostanie wydanych na ogrzewanie w projektowanym domu, przeprowadzić analizę efektywności finansowej ocieplenia, tj. zrozumieć, czy koszty montażu izolacji zwrócą się dzięki oszczędnościom paliwa w całym okresie użytkowania izolacji. Bardzo często przy wyborze mocy ogrzewania pomieszczenia ludzie kierują się średnią wartością 100 W na 1 m2 powierzchni przy standardowej wysokości sufitu do trzech metrów. Jednak ta moc nie zawsze jest wystarczająca do całkowitego uzupełnienia strat ciepła. Budynki różnią się składem materiałów budowlanych, ich objętością, położeniem w różnych strefach klimatycznych itp. Aby poprawnie obliczyć izolację termiczną i dobrać moc systemów grzewczych, trzeba wiedzieć, jakie są rzeczywiste straty ciepła w domu. W tym artykule powiemy Ci, jak je obliczyć.

Podstawowe parametry obliczania strat ciepła

Straty ciepła w każdym pomieszczeniu zależą od trzech podstawowych parametrów:

• objętość pomieszczenia - interesuje nas objętość powietrza, które należy ogrzać
• różnica temperatur wewnątrz i na zewnątrz pomieszczenia – im większa różnica, tym szybciej następuje wymiana ciepła i powietrze traci ciepło
• przewodność cieplna otaczających konstrukcji - zdolność ścian i okien do zatrzymywania ciepła

Najprostsze obliczenie strat ciepła

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

Ten wzór do obliczania strat ciepła za pomocą zagregowanych wskaźników, które opierają się na średnich warunkach 100 W na 1 metr kwadratowy. Gdzie głównymi wskaźnikami obliczeniowymi do obliczania systemu grzewczego są następujące wartości:

Qt- moc cieplna proponowanego podgrzewacza oleju odpadowego, kW/godz.

100 W/m2- konkretna wartość strat ciepła (65-80 W/m2). Obejmuje wyciek energii cieplnej poprzez jej absorpcję przez okna, ściany, sufity i podłogi; przecieki przez wentylację oraz nieszczelności pomieszczeń i inne nieszczelności.

S- powierzchnia pokoju;

K1- współczynnik strat ciepła okien:

• szklenie konwencjonalne K1=1,27
• podwójne szyby K1=1,0
• pakiet potrójny K1=0,85;

K2- współczynnik strat ciepła przez ścianę:

• słaba izolacyjność cieplna K2=1,27
• ściana z 2 cegieł lub izolacja o grubości 150 mm K2=1,0
• dobra izolacyjność cieplna K2=0,854

K3 stosunek powierzchni okna do podłogi:

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

K4- współczynnik temperatury zewnętrznej:

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

K5- ilość ścian wychodzących na zewnątrz:

• jeden - K5=1,1
• dwa K5=1,2
• trzy K5=1,3
• cztery K5=1,4;

K6- rodzaj pomieszczenia, które znajduje się nad obliczonym:

• zimne poddasze K6=1,0
• ciepłe poddasze K6=0,9
• ogrzewany pokój K6-0,8;

K7- wysokość pomieszczenia:

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

Uproszczone obliczenia strat ciepła w domu

Qt = (V x ∆t x k)/860; (kW)

V- kubatura pomieszczenia (m3)
∆t- delta temperatury (na zewnątrz i wewnątrz)
k- współczynnik rozproszenia

• k= 3,0-4,0 – bez izolacji termicznej. (Uproszczona konstrukcja drewniana lub konstrukcja z blachy falistej).
• k= 2,0-2,9 – niska izolacyjność cieplna. (Uproszczona konstrukcja budynku, pojedyncza cegła, uproszczona konstrukcja okien i dachu).
• k= 1,0-1,9 – średnia izolacyjność cieplna. (Budownictwo standardowe, podwójny mur, kilka okien, standardowy dach).
• k= 0,6-0,9 – wysoka izolacyjność termiczna. (Ulepszona konstrukcja, podwójnie izolowane ściany z cegły, kilka podwójnych okien, gruba podstawa podłogi, wysokiej jakości izolowany dach).

Wzór ten bardzo warunkowo uwzględnia współczynnik dyspersji i nie jest do końca jasne, jakie współczynniki zastosować. W klasyce rzadki nowoczesny pokój, wykonany z nowoczesnych materiałów, biorąc pod uwagę aktualne standardy, ma otaczające konstrukcje o współczynniku rozproszenia większym niż jeden. Aby uzyskać bardziej szczegółowe zrozumienie metodologii obliczeń, oferujemy następujące, dokładniejsze metody.

Chciałbym od razu zwrócić uwagę na fakt, że konstrukcje zamykające z reguły nie są jednorodne w strukturze, ale zwykle składają się z kilku warstw. Przykład: ściana szkieletowa = tynk + powłoka + wykończenie zewnętrzne. Ten projekt może również obejmować zamknięte szczeliny powietrzne (na przykład: wnęki wewnątrz cegieł lub bloków). Powyższe materiały mają różne właściwości termiczne. Główną cechą warstwy strukturalnej jest jej opór przenikania ciepła R.

Q– jest to ilość ciepła tracona na metr kwadratowy powierzchni otaczającej (zwykle mierzona w W/m2)

ΔT- różnica pomiędzy temperaturą wewnątrz obliczonego lokalu a temperaturą powietrza zewnętrznego (temperatura najzimniejszego pięciodniowego okresu °C dla regionu klimatycznego, w którym zlokalizowany jest obliczany budynek).

Zasadniczo mierzy się temperaturę wewnętrzną w pomieszczeniu:

• Pomieszczenia mieszkalne 22С
• Niemieszkalne 18C
• Strefy uzdatniania wody 33C

W przypadku konstrukcji wielowarstwowej opory warstw konstrukcji sumują się. Osobno chciałbym zwrócić uwagę na obliczony współczynnik przewodność cieplna materiału warstwy λ W/(m°C). Ponieważ producenci materiałów najczęściej to wskazują. Mając obliczony współczynnik przewodzenia ciepła materiału warstwy konstrukcyjnej, możemy łatwo uzyskać opór przenikania ciepła warstwy:

δ - grubość warstwy, m;

λ - obliczony współczynnik przewodzenia ciepła materiału warstwy konstrukcyjnej, biorąc pod uwagę warunki pracy konstrukcji otaczających, W / (m2 oC).

Aby więc obliczyć straty ciepła przez przegrody budowlane, potrzebujemy:

1. Opór przenikania ciepła konstrukcji (jeżeli konstrukcja jest wielowarstwowa to Σ R warstw)R
2. Różnica pomiędzy temperaturą w pomieszczeniu obliczeniowym i na zewnątrz (temperatura najzimniejszego pięciodniowego okresu °C). ΔT
3. Powierzchnie ogrodzenia F (oddzielne ściany, okna, drzwi, sufit, podłoga)
4. Orientacja budynku względem kierunków kardynalnych.

Wzór na obliczenie strat ciepła przez ogrodzenie wygląda następująco:

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

Qlimit- straty ciepła przez otaczające konstrukcje, W
Rogr– opór przenikania ciepła, m2°C/W; (Jeśli jest kilka warstw, to ∑ Warstwy Rogr)
Folia– powierzchnia otaczającej konstrukcji, m;
N– współczynnik kontaktu konstrukcji otaczającej z powietrzem zewnętrznym.

(1+∑b) – dodatkowe straty ciepła w ułamkach strat głównych. Dodatkowe straty ciepła b przez otaczające konstrukcje należy przyjąć jako część głównych strat:

a) w pomieszczeniach o dowolnym przeznaczeniu przez zewnętrzne ściany pionowe i pochyłe (rzut pionowy), drzwi i okna skierowane na północ, wschód, północny wschód i północny zachód - w ilości 0,1, na południowy wschód i zachód - w ilości 0,05; w pomieszczeniach narożnych dodatkowo - 0,05 za każdą ścianę, drzwi i okno, jeżeli jedno z ogrodzeń skierowane jest na północ, wschód, północny wschód i północny zachód oraz 0,1 - w pozostałych przypadkach;

b) w pomieszczeniach zabudowanych według projektu standardowego, przez ściany, drzwi i okna skierowane w dowolny z kierunków kardynalnych, w wysokości 0,08 za jedną ścianę zewnętrzną i 0,13 za pomieszczenia narożne (z wyjątkiem mieszkalnych) oraz we wszystkich lokalach mieszkalnych - 0,13;

c) przez nieogrzewane piętra I piętra nad zimnymi podziemiami budynków w obszarach o przewidywanej temperaturze powietrza zewnętrznego minus 40°C i niższej (parametry B) – w ilości 0,05,

d) przez drzwi zewnętrzne niewyposażone w kurtyny powietrzne lub powietrzno-termiczne, o wysokości budynku N, m, od średniego poziomu gruntu do szczytu gzymsu, środka otworów wywiewnych latarni lub ujścia latarni wał w ilości: 0,2 N - dla drzwi potrójnych z dwoma przedsionkami pomiędzy nimi; 0,27 H - dla drzwi podwójnych z przedsionkami pomiędzy nimi; 0,34 H - dla drzwi podwójnych bez przedsionka; 0,22 H - dla drzwi pojedynczych;

e) przez bramy zewnętrzne niewyposażone w kurtyny powietrzne i powietrzno-termiczne – w rozmiarze 3 w przypadku braku przedsionka i w rozmiarze 1 – jeżeli przy bramie znajduje się przedsionek.

W przypadku drzwi i bram zewnętrznych letnich i awaryjnych nie należy uwzględniać dodatkowych strat ciepła, o których mowa w punktach „d” i „e”.

Osobno zajmijmy się takim elementem jak podłoga na podłożu lub na legarach. Są tu pewne osobliwości. Podłoga lub ściana, która nie zawiera warstw izolacyjnych wykonanych z materiałów o współczynniku przewodzenia ciepła λ mniejszym lub równym 1,2 W/(m°C), nazywana jest nieizolowaną. Opór przenikania ciepła takiej podłogi jest zwykle oznaczany jako Rn.p, (m2 oC) / W. Dla każdej strefy nieizolowanej podłogi podawane są standardowe wartości oporu przenikania ciepła:

• strefa I – RI = 2,1 (m2oC)/W;
• strefa II - RII = 4,3 (m2oC)/W;
• strefa III - RIII = 8,6 (m2oC)/W;
• strefa IV - RIV = 14,2 (m2oC)/W;

Pierwsze trzy strefy to pasy usytuowane równolegle do obwodu ścian zewnętrznych. Pozostały obszar zaliczany jest do strefy czwartej. Szerokość każdej strefy wynosi 2 m. Początek pierwszej strefy znajduje się w miejscu styku podłogi ze ścianą zewnętrzną. Jeżeli podłoga nieizolowana przylega do ściany zakopanej w ziemi, wówczas początek przenosi się na górną granicę zakopania ściany. Jeżeli konstrukcja podłogi znajdującej się na gruncie ma warstwy izolacyjne, nazywa się ją izolowaną, a jej opór przenikania ciepła Rу.п, (m2 оС) / W określa się wzorem:

Rу.п. = Rn.p. + Σ (γу.с. / λу.с.)

Rn.p- opór przenikania ciepła rozpatrywanej strefy podłogi nieizolowanej, (m2 oC) / W;
γу.с- grubość warstwy izolacyjnej, m;
λу.с- współczynnik przewodności cieplnej materiału warstwy izolacyjnej, W/(m °C).

Dla podłogi na legarach opór przenikania ciepła Rl, (m2oC)/W oblicza się ze wzoru:

Rl = 1,18 * Rу.п

Straty ciepła każdej otaczającej konstrukcji oblicza się osobno. Ilość strat ciepła przez otaczające konstrukcje całego pomieszczenia będzie sumą strat ciepła przez każdą otaczającą konstrukcję pomieszczenia. Ważne jest, aby nie pomylić się w pomiarach. Jeśli zamiast (W) pojawi się (kW) lub nawet (kcal), otrzymasz błędny wynik. Możesz także przypadkowo podać Kelviny (K) zamiast stopni Celsjusza (°C).

Zaawansowane obliczenia strat ciepła w domu

Ogrzewanie w budynkach cywilnych i mieszkalnych na straty ciepła w pomieszczeniach składają się straty ciepła przez różne konstrukcje otaczające, takie jak okna, ściany, sufity, podłogi, a także zużycie ciepła na ogrzewanie powietrza, które przedostaje się przez nieszczelności w konstrukcjach ochronnych (obudowując konstrukcje) danego pomieszczenia. Istnieją inne rodzaje strat ciepła w budynkach przemysłowych. Obliczenia strat ciepła w pomieszczeniu przeprowadza się dla wszystkich otaczających konstrukcji wszystkich ogrzewanych pomieszczeń. Straty ciepła przez konstrukcje wewnętrzne nie mogą być brane pod uwagę, gdy różnica temperatur w nich z temperaturą sąsiednich pomieszczeń wynosi do 3°C. Stratę ciepła przez przegrodę budynku oblicza się za pomocą następującego wzoru W:

Qlimit = F (tin – tnB) (1 + Σ β) n / Rо

tnB– temperatura powietrza zewnętrznego, °C;
tvn– temperatura pokojowa, °C;
F– powierzchnia konstrukcji zabezpieczającej, m2;
N– współczynnik uwzględniający położenie płotu lub konstrukcji zabezpieczającej (jego zewnętrznej powierzchni) względem powietrza zewnętrznego;
β – dodatkowe straty ciepła, ułamki głównych;
Ro– opór przenikania ciepła, m2°C/W, który wyznacza się ze wzoru:

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

αв – współczynnik pochłaniania ciepła przez płot (jego wewnętrzna powierzchnia), W/m2 o C;
λі i δі – obliczony współczynnik przewodzenia ciepła dla materiału danej warstwy konstrukcyjnej i grubości tej warstwy;
αн – współczynnik przenikania ciepła ogrodzenia (jego zewnętrznej powierzchni), W/m2 o C;
Rв.n – jeżeli w konstrukcji występuje zamknięta szczelina powietrzna, jej opór cieplny, m2 o C/W (patrz tabela 2).
Współczynniki αн i αв są akceptowane zgodnie z SNiP i dla niektórych przypadków podano w tabeli 1;
δі - zwykle przypisywany zgodnie ze specyfikacjami lub określany na podstawie rysunków otaczających konstrukcji;
λі – przyjęte z podręczników.

Tabela 1. Współczynniki pochłaniania ciepła αв i współczynniki przenikania ciepła αн

Tabela 2. Opór cieplny zamkniętych warstw powietrza Rв.n, m2 o C/W

W przypadku drzwi i okien opór przenikania ciepła jest obliczany bardzo rzadko i częściej jest przyjmowany w zależności od ich konstrukcji zgodnie z danymi referencyjnymi i SNiP. Powierzchnie ogrodzeń do obliczeń określa się z reguły zgodnie z rysunkami konstrukcyjnymi. Temperaturę tvn dla budynków mieszkalnych wybiera się z dodatku I, tnB - z dodatku 2 SNiP, w zależności od lokalizacji placu budowy. Dodatkową stratę ciepła podano w tabeli 3, współczynnik n - w tabeli 4.

Tabela 3. Dodatkowe straty ciepła

Tabela 4. Wartość współczynnika n uwzględniającego położenie ogrodzenia (jego zewnętrzną powierzchnię)

Zużycie ciepła na ogrzewanie zewnętrznego powietrza infiltrującego w budynkach użyteczności publicznej i mieszkalnych dla wszystkich typów pomieszczeń określa się na podstawie dwóch obliczeń. W pierwszym obliczeniu określono zużycie energii cieplnej Qi na ogrzanie powietrza zewnętrznego, które napływa do i-tego pomieszczenia w wyniku wentylacji grawitacyjnej wywiewnej. Drugie obliczenie określa zużycie energii cieplnej Qi na ogrzanie powietrza zewnętrznego, które przedostaje się do danego pomieszczenia przez nieszczelności płotów pod wpływem wiatru i (lub) ciśnienia cieplnego. Do obliczeń przyjmuje się największą wartość strat ciepła wyznaczoną za pomocą równań (1) i (lub) (2).

Qі = 0,28 L ρн s (cyna – tnB) (1)

L, m3/godz c – natężenie przepływu powietrza usuwanego z pomieszczeń; dla budynków mieszkalnych 3 m3/godz. na 1 m2 powierzchni mieszkalnej, łącznie z kuchniami;
Z– ciepło właściwe powietrza (1 kJ/(kg °C));
ρн– gęstość powietrza na zewnątrz pomieszczenia, kg/m3.

Ciężar właściwy powietrza γ, N/m3, jego gęstość ρ, kg/m3 wyznacza się według wzorów:

γ = 3463/ (273 +t), ρ = γ/g, gdzie g = 9,81 m/s2, t, °C – temperatura powietrza.

Zużycie ciepła na ogrzanie powietrza przedostającego się do pomieszczenia przez różne nieszczelności konstrukcji ochronnych (ogrodzeń) w wyniku działania wiatru i ciśnienia cieplnego określa się według wzoru:

Qi = 0,28 Gi s (tin – tnB) k, (2)

gdzie k jest współczynnikiem uwzględniającym przeciwprądowy przepływ ciepła, dla drzwi i okien balkonowych jednoskrzydłowych przyjmuje się wartość 0,8, dla okien jedno i dwuskrzydłowych – 1,0;
Gi – natężenie przepływu powietrza przenikającego (infiltrującego) przez konstrukcje zabezpieczające (konstrukcje otaczające), kg/h.

Dla drzwi i okien balkonowych wartość Gi określa się:

Gi = 0,216 Σ F Δ Рі 0,67 / Ri, kg/h

gdzie Δ Рi jest różnicą ciśnienia powietrza na wewnętrznej powierzchni Рвн i zewnętrznej Рн drzwi lub okien, Pa;
Σ F, m2 – szacunkowa powierzchnia wszystkich ogrodzeń budynków;
Ri, m2·h/kg – opór przenikania powietrza tego ogrodzenia, który można przyjąć zgodnie z załącznikiem nr 3 do SNiP. W budynkach panelowych określa się dodatkowo przepływ powietrza przedostający się przez nieszczelności w złączach paneli.

Wartość Δ Рi wyznacza się z równania Pa:

Δ Рі= (H – hі) (γн – γвн) + 0,5 ρн V2 (се,n – се,р) k1 – ріnt,
gdzie H, m to wysokość budynku od poziomu zerowego do ujścia szybu wentylacyjnego (w budynkach bez poddaszy ujście znajduje się zwykle 1 m nad dachem, a w budynkach z poddaszem - 4–5 m nad poziomem dachu) poddasze);
hі, m – wysokość od poziomu zerowego do szczytu drzwi balkonowych lub okien, dla których obliczany jest przepływ powietrza;
γн, γвн – ciężary właściwe powietrza zewnętrznego i wewnętrznego;
ce, pu ce, n – współczynniki aerodynamiczne odpowiednio dla zawietrznej i nawietrznej powierzchni budynku. Dla budynków prostokątnych ce,p = –0,6, ce,n= 0,8;

V, m/s – prędkość wiatru przyjęta do obliczeń zgodnie z Załącznikiem 2;
k1 – współczynnik uwzględniający zależność prędkości wiatru od ciśnienia i wysokości budynku;
ріnt, Pa – warunkowo stałe ciśnienie powietrza występujące podczas wymuszonej wentylacji przy obliczaniu budynków mieszkalnych ріnt można zignorować, ponieważ jest ono równe zero;

Dla ogrodzeń o wysokości do 5,0 m współczynnik k1 wynosi 0,5, dla wysokości do 10 m 0,65, dla wysokości do 20 m 0,85, a dla ogrodzeń o wysokości 20 m i więcej przyjmuje się, że wynosi 1,1.

Całkowita szacunkowa strata ciepła w pomieszczeniu, W:

Qcalc = Σ Qlim + Qunf – Qbajt

gdzie Σ Qlim – całkowita strata ciepła przez wszystkie ogrodzenia ochronne pomieszczenia;
Qinf – maksymalne zużycie ciepła na ogrzanie infiltrowanego powietrza, obliczone według wzorów (2) u (1);
Qgospodarstwo domowe – wszelka emisja ciepła z urządzeń elektrycznych gospodarstwa domowego, oświetlenia i innych możliwych źródeł ciepła, które są akceptowane dla kuchni i pomieszczeń mieszkalnych w ilości 21 W na 1 m2 powierzchni obliczeniowej.

Władywostok -24.
Włodzimierz -28.
Wołgograd -25.
Wołogda -31.
Woroneż -26.
Jekaterynburg -35.
Irkuck -37.
Kazań -32.
Kaliningrad -18
Krasnodar -19.
Krasnojarsk -40.
Moskwa -28.
Murmańsk -27.
Niżny Nowogród -30.
Nowogród -27.
Noworosyjsk -13.
Nowosybirsk -39.
Omsk -37.
Orenburg -31.
Orzeł -26.
Penza -29.
Perm -35.
Psków -26.
Rostów -22.
Ryazan -27.
Samara -30.
Petersburg -26.
Smoleńsk -26.
Twer -29.
Tuła -27.
Tiumeń -37.
Uljanowsk -31.

Aby Twój dom nie stał się studnią bez dna kosztów ogrzewania, sugerujemy zapoznanie się z podstawowymi obszarami badań inżynierii cieplnej i metodologii obliczeń.

Aby Twój dom nie stał się studnią bez dna kosztów ogrzewania, sugerujemy zapoznanie się z podstawowymi obszarami badań inżynierii cieplnej i metodyką obliczeń.

Bez wstępnego obliczenia przepuszczalności cieplnej i akumulacji wilgoci cała istota budownictwa mieszkaniowego zostaje utracona.

Fizyka procesów termicznych

Różne dziedziny fizyki wykazują wiele podobieństw w opisie zjawisk, które badają. To samo dotyczy inżynierii cieplnej: zasady opisujące układy termodynamiczne wyraźnie odzwierciedlają podstawy elektromagnetyzmu, hydrodynamiki i mechaniki klasycznej. Przecież mówimy o opisie tego samego świata, nic więc dziwnego, że modele procesów fizycznych charakteryzują się pewnymi cechami wspólnymi w wielu dziedzinach badań.

Istota zjawisk termicznych jest łatwa do zrozumienia. Temperatura ciała lub stopień jego nagrzania jest niczym innym jak miarą natężenia drgań cząstek elementarnych, z których to ciało się składa. Oczywiście, gdy zderzą się dwie cząstki, ta o wyższym poziomie energii przekaże energię cząstce o niższej energii, ale nigdy odwrotnie.

Nie jest to jednak jedyny sposób wymiany energii, możliwy jest także poprzez kwanty promieniowania cieplnego. W tym przypadku podstawowa zasada jest koniecznie zachowana: kwant wyemitowany przez mniej nagrzany atom nie jest w stanie przekazać energii gorętszej cząstce elementarnej. Po prostu odbija się od niego i albo znika bez śladu, albo przenosi swoją energię do innego atomu o mniejszej energii.

Zaletą termodynamiki jest to, że procesy w niej zachodzące są absolutnie jasne i można je interpretować pod przykrywką różnych modeli. Najważniejsze jest przestrzeganie podstawowych postulatów, takich jak prawo przenoszenia energii i równowaga termodynamiczna. Jeśli więc twoje zrozumienie jest zgodne z tymi zasadami, z łatwością zrozumiesz metodę obliczeń termotechnicznych od wewnątrz i od zewnątrz.

Pojęcie oporu przenoszenia ciepła

Zdolność materiału do przenoszenia ciepła nazywa się przewodnością cieplną. Generalnie jest ona zawsze tym większa, im większa jest gęstość substancji i im lepiej jej struktura jest przystosowana do przenoszenia drgań kinetycznych.

Wielkość odwrotnie proporcjonalna do przewodności cieplnej to opór cieplny. Dla każdego materiału ta właściwość przyjmuje unikalne wartości w zależności od struktury, kształtu i szeregu innych czynników. Przykładowo efektywność wymiany ciepła w grubościach materiałów i w strefie ich kontaktu z innymi mediami może być różna, szczególnie jeśli pomiędzy materiałami znajduje się co najmniej minimalna warstwa substancji w różnym stanie skupienia. Ilościowo opór cieplny wyraża się jako różnicę temperatur podzieloną przez natężenie przepływu ciepła:

Rt = (T2 – T1) / P

Gdzie:

• Rt - opór cieplny przekroju, K/W;
• T2 - temperatura początku przekroju, K;
• T1 - temperatura końca sekcji, K;
• P - przepływ ciepła, W.

W kontekście obliczeń strat ciepła decydującą rolę odgrywa opór cieplny. Dowolną otaczającą strukturę można przedstawić jako płasko-równoległą barierę na ścieżce przepływu ciepła. Jego całkowity opór cieplny jest sumą oporów poszczególnych warstw, przy czym wszystkie przegrody wpisują się w strukturę przestrzenną, którą w istocie jest budynek.

Rt = l / (λ·S)

Gdzie:

• Rt - opór cieplny odcinka obwodu, K/W;
• l jest długością odcinka obwodu termicznego, m;
• λ – współczynnik przewodzenia ciepła materiału, W/(m·K);
• S - powierzchnia przekroju terenu, m2.

Czynniki wpływające na utratę ciepła

Procesy termiczne dobrze korelują z procesami elektrycznymi: rolą napięcia jest różnica temperatur, przepływ ciepła można uznać za prąd, ale w przypadku rezystancji nie trzeba nawet wymyślać własnego określenia. Koncepcja najmniejszego oporu, która w technice grzewczej pojawia się jako mostki cieplne, jest również całkowicie prawdziwa.

Jeśli weźmiemy pod uwagę dowolny materiał w przekroju poprzecznym, dość łatwo jest ustalić ścieżkę przepływu ciepła zarówno na poziomie mikro, jak i makro. Jako pierwszy model weźmiemy ścianę betonową, w której ze względu na konieczność technologiczną mocowania przelotowe wykonane są z prętów stalowych o dowolnym przekroju. Stal przewodzi ciepło nieco lepiej niż beton, dlatego możemy wyróżnić trzy główne strumienie ciepła:

• przez grubość betonu
• poprzez stalowe pręty
• od prętów stalowych po beton

Najciekawszy jest ostatni model przepływu ciepła. Ponieważ stalowy pręt nagrzewa się szybciej, bliżej zewnętrznej strony ściany będzie występować różnica temperatur pomiędzy obydwoma materiałami. W ten sposób stal nie tylko sama „pompuje” ciepło na zewnątrz, ale także zwiększa przewodność cieplną sąsiadujących mas betonu.

W ośrodkach porowatych procesy termiczne przebiegają w podobny sposób. Prawie wszystkie materiały budowlane składają się z rozgałęzionej sieci materii stałej, której przestrzeń jest wypełniona powietrzem.

Zatem głównym przewodnikiem ciepła jest materiał stały, gęsty, ale ze względu na jego złożoną strukturę droga rozprzestrzeniania się ciepła okazuje się większa niż przekrój. Zatem drugim czynnikiem determinującym opór cieplny jest niejednorodność każdej warstwy i otaczającej struktury jako całości.

Trzecim czynnikiem wpływającym na przewodność cieplną jest gromadzenie się wilgoci w porach. Woda ma opór cieplny 20–25 razy niższy niż powietrze, więc jeśli wypełni pory, ogólna przewodność cieplna materiału staje się jeszcze wyższa, niż gdyby w ogóle nie było porów. Kiedy woda zamarza, sytuacja staje się jeszcze gorsza: przewodność cieplna może wzrosnąć nawet 80 razy. Źródłem wilgoci jest z reguły powietrze w pomieszczeniu i opady. W związku z tym trzy główne metody zwalczania tego zjawiska to zewnętrzna hydroizolacja ścian, zastosowanie paroizolacji i obliczanie akumulacji wilgoci, które należy przeprowadzić równolegle z przewidywaniem strat ciepła.

Zróżnicowane schematy obliczeniowe

Najprostszym sposobem określenia wielkości strat ciepła budynku jest zsumowanie wartości przepływu ciepła przez konstrukcje tworzące budynek. Technika ta w pełni uwzględnia różnicę w strukturze różnych materiałów, a także specyfikę przepływu ciepła przez nie i na stykach jednej płaszczyzny z drugą. To dychotomiczne podejście znacznie upraszcza zadanie, ponieważ różne konstrukcje obudów mogą znacznie różnić się konstrukcją systemów ochrony termicznej. W związku z tym w oddzielnym badaniu łatwiej jest określić wielkość strat ciepła, ponieważ przewidziano w tym celu różne metody obliczeniowe:

• W przypadku ścian wyciek ciepła jest ilościowo równy całkowitej powierzchni pomnożonej przez stosunek różnicy temperatur do oporu cieplnego. W takim przypadku należy wziąć pod uwagę orientację ścian w kierunkach kardynalnych, aby uwzględnić ich ogrzewanie w ciągu dnia, a także wentylację konstrukcji budowlanych.
• W przypadku podłóg technika jest taka sama, ale bierze się pod uwagę obecność przestrzeni na poddaszu i jej tryb pracy. Przyjmuje się także, że temperatura w pomieszczeniu jest o 3–5°C wyższa, a obliczona wilgotność powietrza jest również zwiększana o 5–10%.
• Straty ciepła przez podłogę oblicza się strefowo, opisując strefy na obwodzie budynku. Wynika to z faktu, że temperatura gruntu pod podłogą jest wyższa w środkowej części budynku w porównaniu do części fundamentowej.
• Przepływ ciepła przez oszklenie zależy od danych paszportowych okien; należy również wziąć pod uwagę rodzaj połączenia okien ze ścianami i głębokość pochyłości.

Q = S (ΔT / Rt)

Gdzie:

• Q - straty ciepła, W;
• S - powierzchnia ściany, m2;
• ΔT - różnica temperatur wewnątrz i na zewnątrz pomieszczenia, ° C;
• Rt - opór przenikania ciepła, m2 °C/W.

Przykład obliczeń

Zanim przejdziemy do przykładu demonstracyjnego, odpowiedzmy na ostatnie pytanie: jak poprawnie obliczyć całkowy opór cieplny złożonych struktur wielowarstwowych? Można to oczywiście zrobić ręcznie; na szczęście we współczesnym budownictwie nie stosuje się wielu rodzajów fundamentów nośnych i systemów izolacyjnych. Jednak dość trudno jest wziąć pod uwagę obecność dekoracyjnego wykończenia, tynków wewnętrznych i elewacyjnych, a także wpływ wszystkich procesów przejściowych i innych czynników, lepiej zastosować automatyczne obliczenia; Jednym z najlepszych zasobów internetowych do takich zadań jest smartcalc.ru, który dodatkowo generuje wykres przesunięcia punktu rosy w zależności od warunków klimatycznych.

Weźmy dla przykładu dowolny budynek, po zapoznaniu się z opisem, którego czytelnik będzie mógł ocenić zestaw danych wyjściowych niezbędnych do obliczeń. Parterowy dom o regularnym kształcie prostokąta o wymiarach 8,5 x 10 m i wysokości sufitu 3,1 m, położony w obwodzie leningradzkim.

Dom posiada podłogę na parterze nieocieplaną z desek na legarach ze szczeliną powietrzną, wysokość podłogi jest o 0,15 m wyższa od poziomu gruntu na działce. Materiał ściany to monolit żużlowy o grubości 42 cm z tynkiem wewnętrznym cementowo-wapiennym o grubości do 30 mm i zewnętrznym tynkiem żużlowo-cementowym „futrzanym” o grubości do 50 mm. Całkowita powierzchnia przeszklenia wynosi 9,5 m2. Jako okna zastosowano okna dwukomorowe z podwójnymi szybami w profilu termooszczędnym o średnim oporze cieplnym 0,32 m2 °C/W.

Strop wykonany jest na belkach drewnianych: spód otynkowany gontem, wypełniony żużlem wielkopiecowym i pokryty wylewką glinianą na górze, a nad stropem znajduje się poddasze typu zimnego. Zadaniem obliczenia strat ciepła jest utworzenie systemu ochrony termicznej ścian.

Podłoga

Pierwszym krokiem jest określenie strat ciepła przez podłogę. Ponieważ ich udział w całkowitym odpływie ciepła jest najmniejszy, a także ze względu na dużą liczbę zmiennych (gęstość i rodzaj gruntu, głębokość zamarzania, masywność fundamentu itp.), obliczenia strat ciepła przeprowadza się za pomocą uproszczona metoda wykorzystująca zmniejszony opór przenikania ciepła. Wzdłuż obwodu budynku, zaczynając od linii styku z gruntem, wydzielono cztery strefy – opasujące pasy o szerokości 2 metrów.

Dla każdej strefy przyjmuje się własną wartość zredukowanego oporu przenoszenia ciepła. W naszym przypadku mamy do czynienia z trzema strefami o powierzchni 74, 26 i 1 m2. Nie dajcie się zwieść łącznej powierzchni stref, która jest o 16 m2 większa od powierzchni budynku, powodem jest podwójne przeliczenie przecinających się pasów pierwszej strefy w narożnikach, gdzie Straty ciepła są znacznie wyższe w porównaniu do obszarów wzdłuż ścian. Wykorzystując wartości oporów przenikania ciepła wynoszące 2,1, 4,3 i 8,6 m2 °C/W dla stref od pierwszej do trzeciej, określamy przepływ ciepła przez każdą strefę na odpowiednio 1,23, 0,21 i 0,05 kW.

Ściany

Korzystając z danych o ukształtowaniu terenu, a także materiałach i grubości warstw tworzących ściany, należy wypełnić odpowiednie pola w wyżej wymienionym serwisie smartcalc.ru. Z obliczeń wynika, że ​​opór przenikania ciepła wynosi 1,13 m2°C/W, a przepływ ciepła przez ścianę wynosi 18,48 W na metr kwadratowy. Przy całkowitej powierzchni ścian (bez przeszkleń) wynoszącej 105,2 m2, całkowita utrata ciepła przez ściany wynosi 1,95 kW/h. W takim przypadku utrata ciepła przez okna wyniesie 1,05 kW.

Strop i pokrycie dachowe

Obliczenia strat ciepła przez poddasze można również wykonać w kalkulatorze internetowym, wybierając żądany typ konstrukcji otaczającej. Dzięki temu opór przenikania ciepła stropu wynosi 0,66 m2°C/W, a straty ciepła wynoszą 31,6 W na metr kwadratowy, czyli 2,7 kW z całej powierzchni konstrukcji otaczającej.

Całkowita całkowita strata ciepła według obliczeń wynosi 7,2 kWh. Biorąc pod uwagę dość niską jakość konstrukcji budynku, liczba ta jest oczywiście znacznie niższa od rzeczywistej. W rzeczywistości takie obliczenia są wyidealizowane; nie uwzględniają specjalnych współczynników, przepływu powietrza, konwekcyjnego składnika wymiany ciepła, strat przez wentylację i drzwi wejściowe.

W rzeczywistości z powodu złej jakości montażu okien, braku zabezpieczenia na styku dachu i mauerlatu oraz słabej hydroizolacji ścian od fundamentu, rzeczywiste straty ciepła mogą być 2, a nawet 3 razy większe niż obliczone. Jednak nawet podstawowe badania termotechniczne pozwalają określić, czy konstrukcje budowanego domu będą, przynajmniej w pierwszym przybliżeniu, spełniać normy sanitarne.

Na koniec podamy jedno ważne zalecenie: jeśli naprawdę chcesz w pełni zrozumieć fizykę cieplną konkretnego budynku, musisz skorzystać ze zrozumienia zasad opisanych w tym przeglądzie i specjalnej literaturze. Na przykład bardzo dobrą pomocą w tej kwestii może być podręcznik referencyjny Eleny Malyaviny „Straty ciepła w budynku”, w którym szczegółowo wyjaśniono specyfikę procesów inżynierii cieplnej, podano linki do niezbędnych dokumentów regulacyjnych, a także przykłady obliczeń i wszystkie niezbędne informacje ogólne są publikowane

Jeśli masz jakieś pytania na ten temat, zadaj je ekspertom i czytelnikom naszego projektu.

Oszacowałem straty w podłodze (podłogi na ziemi bez izolacji) i okazuje się, że DUŻO
przy przewodności cieplnej betonu wynoszącej 1,8 wynik wynosi 61491 kWh w sezonie
Myślę, że średniej różnicy temperatur nie należy przyjmować jako 4033*24, ponieważ ziemia jest wciąż cieplejsza niż powietrze atmosferyczne

W przypadku podłóg różnica temperatur będzie mniejsza, powietrze na zewnątrz wyniesie -20 stopni, a grunt pod podłogami może mieć +10 stopni. Oznacza to, że przy temperaturze w domu wynoszącej 22 stopnie, aby obliczyć straty ciepła w ścianach, różnica temperatur wyniesie 42 stopnie, a dla podłóg jednocześnie będzie to tylko 12 stopni.

Sam też w zeszłym roku dokonałem takich obliczeń, aby wybrać ekonomicznie uzasadnioną grubość izolacji. Ale dokonałem bardziej złożonych obliczeń. Znalazłem w Internecie statystyki dotyczące temperatury w moim mieście za poprzedni rok, w odstępach co cztery godziny. to znaczy, uważam, że temperatura jest stała przez cztery godziny. Dla każdej temperatury określiłem, ile godzin w roku jest w tej temperaturze i obliczyłem straty dla każdej temperatury w sezonie, rozbijając to oczywiście na elementy, ściany, poddasze, podłogę, okna, wentylację. W przypadku podłogi założyłem, że różnica temperatur jest stała, około 15 stopni (mam piwnicę). Sformatowałem to wszystko w tabeli Excel. Ustawiam grubość izolacji i od razu widzę wynik.

Ściany z cegły silikatowej 38 cm. Dom jest parterowy plus podpiwniczony, powierzchnia wraz z podpiwniczeniem wynosi 200 m2. m. Wyniki są następujące:
Styropian 5 cm Oszczędności w sezonie wyniosą 25 919 rubli, prosty okres zwrotu (bez inflacji) wynosi 12,8 lat.
Styropian 10 cm Oszczędności w sezonie wyniosą 30 017 rubli, prosty okres zwrotu (bez inflacji) 12,1 lat.
Styropian 15 cm Oszczędności w sezonie wyniosą 31 690 rubli, prosty okres zwrotu (bez inflacji) wynosi 12,5 roku.

Oszacujmy teraz nieco inną liczbę. Porównajmy 10 cm i zwrot dodatkowych 5 cm (do 15)
Zatem dodatkowe oszczędności przy +5 cm to około 1700 rubli na sezon. a dodatkowe koszty izolacji wynoszą około 31 500 rubli, czyli są dodatkowe. 5 cm izolacji zwróci się dopiero po 19 latach. Nie warto, chociaż przed obliczeniami byłem zdecydowany dorobić 15 cm, żeby obniżyć koszty eksploatacji gazu, ale teraz widzę, że skóra owcza nie jest tego warta, ekstra. oszczędzając 1700 rubli rocznie, to nie jest poważne

Również dla porównania do pierwszych pięciu cm dodaj kolejne 5 cm, a następnie dodaj. oszczędności wyniosą 4100 rocznie, dodatkowo. kosztuje 31 500, zwrot 7,7 lat, to już normalne. Zrobię go cieńszym o 10 cm. Nadal nie chcę, to nie jest poważne.

Tak, według moich obliczeń otrzymałem następujące wyniki
ściana ceglana 38 cm plus pianka 10 cm.
okna energooszczędne.
Sufit 20 cm Min. wata (nie liczyłem desek, plus dwie folie i szczelina powietrzna 5 cm. Między stropem a wykończonym sufitem będzie też szczelina powietrzna, czyli straty będą). jeszcze mniej, ale nie biorę tego jeszcze pod uwagę), podłoga z pianki lub cokolwiek innego 10 cm plus wentylacja.

Łączne straty za rok wynoszą 41245 kW. H, to mniej więcej 4700 metrów sześciennych gazu mniej więcej rocznie 17500 rubli./rok (1460 rubli/miesiąc) Myślę, że wyszło OK. Chcę też zrobić domowy rekuperator do wentylacji, w przeciwnym razie oszacowałem, że 30-33% wszystkich strat ciepła to straty na skutek wentylacji, trzeba coś z tym rozwiązać, nie chcę siedzieć w szczelnym pudełku.