Справочник мебельщика   Строим свой дом. Ремёсла и мастер-классы Экономика, Политика, История. Уроки
фотошоп.
Школа
дизайна.
Столярная мастерская. Мебельные ГОСТы. Техника для кухни. Карта сайта.
  Как делать мебель. Мебельный дизайн. Мебельная фурнитура. Инструмент мебельщика. Станки мебельщика. Мебель как искусство. ЗД модели PRO100.   Мебельный форум.

Отопление своими руками. Расчёт тепловых потерь помещения.

 
 
 
Расчёт теплопотерь в помещении

  Смонтированная в помещении система отопления должна обеспечить прогрев до комфортной температуры и компенсировать неизбежные теплопотери, независимо от погоды на улице. Прежде чем вообще подходить к планированию отопления, необходимо точно рассчитать эти самые теплопотери помещения. Ибо только на основании этих данных можно правильно сделать нормальную достаточную систему отопления.

  Расчёт теплопотерь всего дома состоит из суммы теплопотерь всех его помещений, а теплопотери отдельного помещения складываются из потерь, через отдельные его ограждающие элементы, окна, полы, стены, потолки, вентиляцию, двери т.п.

   Зная площадь стен, окон, дверей, пола и потолка, а также их конструкцию, мы можем посчитать теплопотери через каждый элемент. Сложив результат получим общие теплопотери помещения.

  Расчет ведется отдельно для каждого помещения, так что возможно рассчитать для него, например, количество секций батарей. Формула расчета выглядит следующим образом:

Q = S * T / R,

где

  • Q – теплопотери, Вт.
  • S – площадь конструкции, м2.
  • T – разница температур между внутренним и наружным воздухом, °C.
  • R – значение теплового сопротивления конструкции, м2•°C/Вт.

  Рассчитываем теплопотери отдельных элементов, суммируем и добавляем потери тепла при вентиляции.

  Значение теплового сопротивления можно взять из таблицы тепловых сопротивлений или вычислить исходя из значения коэффициента теплопроводности по формуле:

R = d / ?

где

  • R – тепловое сопротивление, (м2*С)/Вт.
  • ? – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м2*С).
  • d – толщина материала, м.

  Коэффициент теплопроводности материалов обозначается буквой ? (греческая буква лямбда) и выражается в Вт/(м2*С). Это означает, что если взять стену из кирпича, с коэффициентом теплопроводности 0,67 Вт/(м2*С), толщиной 1 метр и площадью 1 м2., то при разнице температур в 1 градус, через стену будет проходить 0,67 ватта тепловой энергии. Если разница температур будет 10 градусов, то будет проходить уже 6,7 ватта. А если при такой разнице температур стену сделать 10 см, то потери тепла будут уже 67 ватт.

   В строительных нормах и расчетах часто используется понятие “тепловое сопротивление материала”. Это величина обратная теплопроводности. Если, на пример, теплопроводность пенопласта толщиной 10 см – 0,37 Вт/(м2*С), то его тепловое сопротивление будет равно 1 / 0,37 Вт/(м2*С) = 2,7 (м2*С)/Вт. Собственно эта формула и делает этот перевод, но уже с учётом толщины материала.

  Итак,

  1. Считаем площади ограждающих конструкций помещения.
  2. Определяем тепловое сопротивление этой каждой конструкции. (состоит из суммы по каждому слою констукции).
  3. По формуле расчёта теплопотерь, определяем собственно сами потери, через каждую конструкцию.
  4. Складываем потери по каждой конструкции и получаем общие теплопотери помещения без учёта конвекции (вентиляции).

  Если ограждающая конструкция, наружняя стена, помещения имеет ориентацию по сторонам света на север, северо-восток, северо-запад, то к значению теплопотери добавляется коэффициент на ориентацию = 1,1. Если за ограждающей конструкцией находится отапливаемое помещение со сходной проектной температурой, то расчёт теплопотерь через такую конструкцию игнорируется.

Расчёт теплопотерь на примере.

 В качестве примера возьмём помещение кухни в частном доме.

расчёт отопления в доме самому расчёт теплопотерь на примере

  Кухня имеет размеры 3,75 х 3,9 м., и соответственно площадь 14,6м2. Но нас интересует площадь ограждающих конструкций. Для расчёта примем, что стена кухни с большим окном ( находится с северной стороны. Тогда теплопотери этого помещения происходят через две наружных стены, окно и пол. Соседние помещения имеют равную температуру, так как отапливаться будут одновременно, равно как и помещения расположенные на втором этаже. Высота потолков h = 2,8 м.

Площадь ограждающих конструкций:

  1. Окно: высота 1,6, ширина 1,5 м. S = 2,4 м2
  2. Стена северная: S = 3,75х2,8 - 2,4(окно) = 8,1 м2
  3. Стена северо-восточная: S = 3,9х2,8 = 10,9 м2
  4. Пол: 14,6 м2

Состав слоёв ограждающих конструкций, их значения теплопроводности и расчёт R теплового сопротивления:

Стена.

  1. Наружный слой шпаклёвки d = 0,005 м. ? = 1,20, тогда R = 0,005/1,2 = 0,0042
  2. Утеплитель Минеральная вата тяжелая: d = 0,1 м. ? = 0,05, тогда R = 0,1/0,05 = 2
  3. Кирпич пустотелый (полтора кирпича):  d = 0,375 м. ? = 0,44, тогда R = 0,375/0,44 = 0,85
  4. Штукатурка внутренняя:   d = 0,025 м. ? = 0,9, тогда R = 0,025/0,9 = 0,028
  5. Суммарно все слои стены: R = 2,8822 м2•°C/Вт. Округлённо: 2,9 м2•°C/Вт.

Пол по грунту.

  1. Слой щебня: d = 0,1 м. ? = 1,20, тогда R = 0,1/1,2 = 0,083
  2. Слой песка (5% влажности): d = 0,1 м. ? = 0,6, тогда R = 0,1/0,6 = 0,17
  3. Стяжка черновая (бетон на щебне + армирование): d = 0,1 м. ? = 1,3, тогда R = 0,1/1,3 = 0,077
  4. Утеплитель пенополистирол: d = 0,05 м. ? = 0,04, тогда R = 0,05/0,04 = 1,25
  5. Суммарно: R = 1,58 м2•°C/Вт. Округлённо: 1,6 м2•°C/Вт.

  Другие слои чистого пола, то как стяжка "тёплого пола" и напольное покрытие при проектировании "тёплого пола" не учитывается, так как лежат перед теплоотдающим элементом. Но при радиаторном отоплении без "тёплых полов" их учитывать стоит.

Окно, стандартное металлопластиковое.

  1. Тепловое сопротивление окна с одинарным стеклопакетом: R = 0,36
  2. Тепловое сопротивление окна с двойным стеклопакетом: R = 0,51. (в нашем примере будем считать данный стеклопакет, округлённо 0,5 м2•°C/Вт)

  Точная характеристика теплопроводности конкретного окна зависит от вида профиля, типа и толщины стеклопакета,  напыления на стёкла и заполнения камеры стеклопакета тем или иным газом. Она должна быть указана в документах (договоре) к окну. Если таких характеристик нет, то берём усреднённые стандартные показатели. Инфильтрацией воздуха, через монтажные (окно просто запенено монтажниками, т.е. установлено не по СНИПу) не плотности окна игнорируем в суммарный расчёт включаем включаем теплопотери через вентиляцию помещения. В среднем, через стандартное окно, инфильтрация составляет не более 180 кг воздуха в час, а на нагрев 1 м3 воздуха с -20 до +20 градусов требуется всего 15,5 Вт. Т.е. на компенсацию инфильтрации надо всего навсего около 3 Вт.час. А это, как вы понимаете, ни о чём.

  Для справки. Явление инфильтрации воздуха через ограждающие конструкции возникает из-за разности удельного веса воздуха в помещении и снаружи. Эта разность, не ощущаемая организмом, возникает потому, что удельный вес воздуха при разных температурах разный, т.к. газ при нагревании расширяется и его плотность (удельный вес) становится меньше, т.е. требуется меньше молекул газа, чтобы заполнить данный объём при том же давленнии.

Теплопотери на вентиляцию в помещении.

  Полноценный расчёт теплопотерь на вентиляцию проводим в том случае, если мы строим нормальный комфортный дом с работающей системой вентиляции, а не рассчитываем проветривать помещение путём открытия окон. Если это всё таки последний вариант, в чём я почти не сомневаюсь, то мы всё же учтём потери на вентиляцию, но из расчёта минимальной кратности воздухообмена на нашей кухни, возникающем из-за периодической работы кухонной вытяжки, микропроветривания на окнах и вентиляционного отверстия газовой безопасности.

  Расчет теплопотерь на вентиляцию расчитываем по формуле из СНИП:  Q = 0,33*k*V*T, где

  • к - расчетная кратность воздухообмена, 0,3 - для жилых комнат, 0,8 - для помещений с камином и подобных им, 1,0 - для кухонь, санузлов, коридоров. (по СНИП), мы же берём 0,3.
  • V - объем помещения, V = S*h = 14,6*2,8 = 40,88 м3.
  • T - разница температур. У нас это 49оС. (см. расчёт ниже)

  Тогда Q = 0,33*0,3*40,88*49 = 198 Вт.час.

Считаем общие теплопотери элементов (Q = S * T / R):

Теплопотери стен и окна считаем с коэффициентом на ориентацию по сторонам света, 1,1, тогда формула будет выглядеть так: Q = S * (T / R)*1,1.

  Показатель Т (разница температур между внутренним и наружным воздухом, °C.) считаем из нормативов по СНИПам или по метеорологической статистике (только для индивидуального строительства своими руками), по нужному региону. Например возьмём самую холодную пятидневку с температурой, скажем -25оС , а желаемую, комфортную для нас температуру в помещении +24оС. Тогда Т составит: Т = Твн - Тнар, т.е. 24-(-25) = 49оС.

  1. Стена северная: Q = 8,1 * (49/2,9)*1,1 = 8,1 * 18,59 = 150 Вт.ч.
  2. Северо-восточная стена: Q = 10,9 * (49/2,9)*1,1 = 10,9 * 18,59 = 202 Вт.ч.
  3. Окно: Q = 2,4 * (49/0,5)*1,1 = 2,4 * 89,83 = 259 Вт.ч.
  4. Пол: Q = 14,6 * (49/1,6)*1,1 = 14,6 * 89,83 = 492 Вт.ч.
  5. Вентиляция:  198 Вт.ч.
  6. Суммарно: Qкухни = 1301 Вт в час.

  На всякий случай и прочие "ахтунги", и по рекомендациям от СНИП, мы к сумме потерь добавляем ещё 10%. В итоге получаем расчётное количество теплопотерь нашей кухни = 1430 Вт.ч. или 1,43 кВт.ч.

  Ага, вот видите, как важно хорошо утеплять стены. Так утеплённая стена дала нам всего 150 Вт.ч. теплопотерь, а вот не утеплённая встала б нам уже в 480 Вт.ч. Разница в 3,2 раза, и это только по одной стене...

  А вообще, граждане индивидуальные застройщики, не парьтесь эти расчётами, есть простая народная, проверенная временем формула тепловиков (те, кто отопление ваяет) для обычного нормально утеплённого коттеджа. Она такая:

Q = S*100 Вт.ч.

  Если взять наш вариант и прогнать по этой народной формуле, то получим  Q = 14,6*100 = 1460 Вт.ч. теплопотерь. Т.е. то же самое. Хотя.......... вариант с расчётом всё же точнее. Опять же, не все одинаково утепляются!

 В последующих статьях мы расскажем, как грамотно выбрать тип и мощность отопления на основе полученных здесь знаний. Ибо не всегда "тёплых полов", которые сейчас в моде, достаточно для нормального отопления дома.

Копировать и репостить разрешаю только с указанием активной, не закрытой от индекса ссылки прямо на эту статью!

Вопросы и обсуждение на форуме:


Вспомогательная информация.


  Яндекс цитирования