46 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Теплопотери через окна

Как уходит тепло через окна?

В этой статье перечислим, что влияет на потери тепла через окна. И перечислим мы это для того, чтобы, утепляя окна своими руками, делать это с пониманием, что и для чего делаем.

Факторы, влияющие на теплопотери через окна

Итак, вот что влияет на потери тепла через окна:

  • размер окон и их количество (площадь светового проёма);
  • материал оконного блока;
  • тип остекления;
  • месторасположение;
  • уплотнение.

Теперь разберём «по косточкам» каждый фактор отдельно, узнаем, каким он должен быть оптимальным.

Какой должна быть площадь окон?

Очевидно, что чем больше площадь оконного проёма, тем больше тепла через него может покинуть комнату. Но совсем без окон нельзя… Площадь окон должна обосновываться расчетом: почему выбрали именно такую ширину и высоту окна?

Отсюда вопрос: какая площадь окон оптимальна в жилых домах?

Если обратиться к ГОСТ’ам, то получим чёткий ответ:

— площадь оконного проёма должна обеспечивать коэффициент естественной освещённости (КЕО), значение которого зависит от района строительства, характера местности, ориентации по сторонам света, назначения помещения, типа оконных переплётов.

Считается, что света поступает в помещение достаточно, если площадь всех стеклянных поверхностей в сумме составляет 10…12% от общей площади комнаты (рассчитанной по полу). По физиологическим показаниям считается, что оптимальное условие освещения достигается при ширине окон, равной 55% от ширины комнаты. Для котельных площадь светового проёма 0.33 м2 на 1 м3 объёма помещения.

Для отдельных помещений (например, котельных) имеются свои требования, о которых нужно узнавать в соответствующих нормативных документах.

Как снизить теплопотери при большой площади остекления?

Теплопотери через стёкла могут быть значительны, отчего и расходы на отопление большими.

Для уменьшения теплопотерь через окна на стёкла наносят специальные покрытия с односторонним пропусканием коротко- и длинноволнового излучения (длинноволновая часть спектра – это инфракрасные лучи, исходящие от отопительных приборов, они задерживаются, а коротковолновая часть — ультрафиолетовые лучи — пропускается). В результате зимой солнечный свет в помещение проходит, а тепло из помещения не уходит:

А летом наоборот:

Почему многослойное остекление эффективней?

Опыт показывает, что увеличение толщины воздушной прослойки между стёклами в двойном оконном переплёте, не приводит к увеличению тепловой эффективности всего окна. Эффективней сделать несколько прослоек, увеличивая количество стёкол.

«Классическая» двойная рама малоэффективна. А наибольшего эффекта можно достигнуть тройным остеклением. То есть, двухкамерный стеклопакет по всем параметрам (теплоизоляция, звукоизоляция) эффективней однокамерного.

(Камеры здесь – это промежутки между стёклами; два стекла – один промежуток, однокамерный стеклопакет; три стекла – два промежутка, две камеры… и т. д.)

Оптимальной толщиной воздушной прослойки между стёклами считается 16 мм.

Когда вам предлагают стеклопакеты, и нужно выбрать из нескольких видов, например, из таких (числа над стеклопакетами — это толщины стёкол и пространств между ними):

— то оптимальные второй и третий.

Ну, опять же, нужно иметь в виду уплотнение стёкол. В современных стеклопакетах не только увеличено число камер, но и в пространстве между стёклами откачан воздух, вместо него закачан какой-нибудь инертный газ, и камеры герметичны.

Месторасположение окон и потери тепла через них

Оконное стекло почти полностью прозрачно для солнечного тепла, но не прозрачно для «чёрных» источников излучения (с температурой ниже 230 градусов).

Намного больше тепла проходит через стекло снаружи, чем может пройти изнутри. Такая односторонняя проводимость может приводить к тому, что зимой отопление помещений с солнечной стороны может не потребовать значительных трат. Летом же получаем, наоборот, перегрев комнат, отчего возникает необходимость в охлаждении помещений.

Наименьшее поступление света бывает с северной, северо-восточной и северо-западной сторон.

Вывод: учитывать расположение окон и их влияние на климат в доме нужно на стадии проектирования дома. В противном случае остаётся лишь «бороться» с помощью жалюзей, плёнок на стёклах, реставрации старых рам или замены их на новые, утепления откосов и прочих мероприятий, о которых в следующих статьях.

Теплопотери через окна и экономическая целесообразность дорогих оконных конструкций

Дом и155, новостройка,

65квадратов, двушка, счётчики на отопление. Выбираю окна. Возник вопрос экономической целесообразности дорогих оконных конструкций. Положим средняя плата за отопление по итогам года будет ну пусть 25000р. Возникает вопрос как на эту сумму повлияют, например, двухкамерные стеклопакеты и многокамерный профиль?

Недорогой вариант окон (простой профиль, однокамерные пакеты) обойдётся порядка 45т.р., продвинутая конструкция — вдвое дороже. Я сначала ориентировался на последний вариант, но задумался. Если доля теплопотерь через окна допустим 20%, то уменьшив теплопотери (через окна) вдовое я буду экономить в год лишь 2500т.р. на отоплении. Если же через окна (не считая вентиляции которую надо осуществлять при любых окнах) «уходит» допустим 70%, то картина заметно меняется.

Какая типичная доля теплопотерь через окна? Ведь необходимость вентиляции остаётся в любом случае и есть иные утечки тепла не связанные с окнами. Подскажите, пожалуйста, как правильно оценить все эти составляющие?

sizesefepo , экономически не подскажу, но из практики следует, чтобы окно не потело — оно должно быть толстое. Тонкое окно даст не только бОльшие теплопотери, но и дискомфорт.

sizesefepo написал :
Если доля теплопотерь через окна допустим 20%

Сопротивление теплопередаче однокамерного стеклопакета 4-16-4 около 0.35 м2oС/Вт, двухкамерного 4-10-4-10-4 — 0.5 м2oС/Вт, двухкамерного 4-16-4-14-4i с i-стеклом — 0.75-0.8. Сопротивление теплопередаче стены по современным нормам — что-то около 3.15 м2oС/Вт для Москвы. Вот и считайте

san-therm написал :
чтобы окно не потело — оно должно быть толстое.

andrewkhv написал :
Сопротивление теплопередаче однокамерного стеклопакета 4-16-4 около 0.35 м2oС/Вт, двухкамерного 4-10-4-10-4 — 0.5 м2oС/Вт, двухкамерного 4-16-4-14-4i с i-стеклом — 0.75-0.8. Сопротивление теплопередаче стены по современным нормам — что-то около 3.15 м2oС/Вт для Москвы. Вот и считайте

Это я понимаю, прикинуть не сложно. Не понимаю сколько будет забирать вентиляция и какие ещё существуют теплопотери. Вообще всё это началось с того, что вот мол окна потеют. Почему? Первая причина — нарушена естественна вентиляция за счёт «герметичности» пластиковых окон.Если проблему решать (приводить вентиляцию в норму, что важно не только для устранения конденсата на окнах), становится очевидно, что без рекуператора потери тепла будут как минимум значительные. Но сколько именно — не понятно.

sizesefepo написал :
Не понимаю сколько будет забирать вентиляция

В случае с холодными окнами, запотевание возможно даже при усиленной вентиляции и при влажности, меньшей чем комфортная для человека.

кроме того, теплые окна полезны и в жару, уменьшая приток тепла и снижая тем самым расходы на кондиционирование.

окна во всем этом деле учавствуют процентов на 10 максимум !
75% тепла приходит от соседей ) чем «теплолюбивей» ваши соседи слева-справа и сверху-снизу тем у вас теплее )
этой зимой в доме с индивидуальным отоплением квартир мы проводили эксперимент, отключили котел на неделю ! так температура упала с 22 до 19
( эксперимент был не просто так. проверяли герметичность теплообменника)
так что с окнами не заморачивайтесь особо ! единственное посоветовал бы сделать форточку как на советских окнах (поворотно-откидную)

уфф. даже специально зарегестрировался для ответа )))

Конечно не заморачивайтесь. Берите самый дешёвый профиль сваренный на коленке в гараже. И с однокамерным стеклопакетом на скотче собранным там же. Зачем спокойно жить, надо поддерживать себя в тонусе.

Для больших зазоров в стеклопакете есть ещё один довод — уличный шум. Если дом на стадии заселения, попробуйте закорешиться с соседями на предмет совместного заказа, который позволит выйти на максимальную скидку. Я себе покупал окна именно таким пулом и получил хорошие цены.
Денег стоит оставить на монтаж собственной приточки с рекуперацией, которая должна быть экономичнее хороших окон.

MDN , если это в мой адрес то! : читаем внимательней и находим слово «особо»! а это не совсем одно и тоже с фразой «самый дешевый» )

Damon76 написал :
уфф. даже специально зарегестрировался для ответа )))

тут много кто регится от нечего делать, лишь бы поболтать ни о чем и людей с толку сбить.

Damon76 написал :
75% тепла приходит от соседей

вообще-то вопрос стоит наоборот: куда тепло уходит. или вы ему не читали?

качественное теплое окно это прежде всего комфорт, свобода в использовании пространства (по пробуйте посидеть в кресле в мороз у окна, от которого идет холод), а не экономия на отоплении. Окупаться действительно будет долго, как и многие другие кап. вложения

Damon76 написал :
MDN , если это в мой адрес то! : читаем внимательней и находим слово «особо»! а это не совсем одно и тоже с фразой «самый дешевый» )

Особо не заморачиваться — это купить первый попавшийся хлам, желательно подешевле. А потом думать куда уходит тепло, со всеми вытекающими последствиями. Частенько у людей так и получается, к сожалению.

andrewkhv написал :
вообще-то вопрос стоит наоборот: куда тепло уходит. или вы ему не читали?

а чего мне ему читать то ? ))
объясняю на «пальцах» если соседи не перекрыли вентиля отопления то температура будет на 3-4 градуса ниже чем среднеарифметическая у соседей.
ежели соседи купили «хату» чтоб вложить бабло, тупо жадные до денег, «любители свежего воздуха». или еще чего
результат практически один и тоже!
«зачем мне платить за отопление если я не живу. «.
регулятор батарей перекрыт.

«с этим теплосчетчиком совсем разоришься. «.
регулятор батарей перекрыт. (в данном случае скорее просто «придушен»)

«а если еще больше перекрыть. сколько экономии получиться. »
регулятор батарей перекрыт. ( в данном случае возможно не до конца. а через месяц возможно и «да» )

«а нафига мне открывать вентиль и платить за тепло. мне и так жарко. »
регулятор батарей перекрыт. такого человека знаю лично

и не дай бог это ваши соседи. тогда хоть за 10 килобаксов всовывай окно теплосчетчик будет «молотить» по полной ! потому ,что у этих «умников» 18-19 а тебе до твоих «комфортных» 22 никогда не добраться
конечно же нужно выбирать не самые дешевые окна! но и не стоит думать, что «я купил суперзимний 20и камерный профиль и у меня 5 камерный стеклопакет. я сейчас кучу бабок наэкономлю!»
квартира это не термос! теплопотери (раз уж мы говорим о том куда тепло уходит) идут так же и через стены !

в мороз от любого окна будет «дуть» это явление называется конвекция!

помимо качественного окна должен быть не менее качественный монтаж . коим и грешат 99 процентов контор !

в дальнейшии дискуссии не по существу вступать не буду (жалко времени )
я вам объяснил,а дальше дело ваше понимать или нет )

Читать еще:  Как померить москитную сетку на окно правильно

Теплопотери в доме

Энергосбережение сейчас наиболее популярная тема в интернете. Еще бы, ведь экономить хочет каждый, а тем более в нынешних экономических условиях. Расчет потерь тепла при этом играет наиболее важную роль. Теплопотери в наиболее простом понимании это количество тепла, которое теряется помещением, домом или квартирой. Измеряются они в Вт. Возникают тепловые потери в доме из-за разницы внешних и внутренних температур воздуха.

В переходной и холодный период года температура на улицах падает, и возрастает разница температур внутреннего воздуха и воздуха на улице. И как уже мы упоминали, Второй закон термодинамики никто не отменял, поэтому тепло с ваших домов и квартир стремится его покинуть и обогреть холодную окружающую среду. Для снижения этих утрат тепла, делается утепление домов в различных видах от пенопласта и вентилируемых фасадов до современных теплоизоляционных материалов в виде шпаклевки. Главной же задачей в нашей профессии является поддержание в помещении комфортных параметров микроклимата. И в первую очередь, мы рассчитываем теплопотери для их компенсации.

Зачем делать расчет теплопотерь?

Когда же делают расчет потерь тепла в доме? Расчет теплопотерь обязателен при проектировании систем отопления, систем вентиляции, воздушных отопительных систем. Расчетные температуры берут из нормативных документов. Значение внешней температуры воздуха отвечает температуре наружного воздуха наиболее холодной пятидневки. Внутреннюю температуру берут или ту, которую желаете, или из норм, для жилых помещений это 20+-2°С.

Исходными данными для расчета служат: внешняя и внутренняя температура воздуха, конструкция стен, пола, перекрытий, назначение каждого помещения, географическая зона строительства. Все тепловые потери на прямую зависят от термического сопротивления ограждающих конструкций, чем оно больше, тем меньше теплопотери.

Для обеспечения комфортных условий пребывания людей в помещении нужно чтобы было правдивым уравнение теплового баланса

Qп+ Qо+ Qс+ Qк= Qср+ Qос+ Qпр+ Qлюд,

где Qп–теплопотери через пол, Qо–теплопотери через окна, Qс–теплопотери через стену, Qк- теплопотери через крышу, Qср–теплопоступления от солнечной радиации, Qос–теплопоступления от отопительных систем, Qпр–теплопоступления от приборов, Qлюд–теплопоступления от людей.

На практике же, уравнение упрощается и все утраты компенсирует система отопления, независимо водяная или воздушная.

Расчет теплопотерь

Получив исходные данные, проектировщики начинают расчет. Рассмотрим основные виды тепловых потерь и формулы их расчета. Теплопотери бывают: через стены, через пол, через окна, через крышу, через вентиляционные шахты и дополнительные потери тепла. Термическое сопротивление для всех конструкций рассчитывается по формуле

где αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения, Вт/ м 2 · о С;
λі и δі – коэффициент теплопроводности для материала каждого слоя стены и толщина этого слоя в м;
αн – коэффициент теплоотдачи внешней поверхности ограждения, Вт/ м 2 · о с;

Коэффициенты α берутся из норм, и разные для стен и перекрытий.

Первым делом рассмотрим теплопотери через стены

На них наибольшее влияние имеет конструкция стен. Рассчитываются по формуле: Коэф. n-поправочный коэффициент. Зависит от материала конструкций, и принимается n=1 если конструкции из штучных материалов,и n=0,9 для чердака, n=0,75 для перекрытия подвала.

Пример: Рассмотрим теплопотери сквозь кирпичную стену 510 мм с утеплителем минеральной ватой 100 мм и декоративным финишным шаром 30 мм. Внутренняя температура воздуха 22ºС, наружная -20ºС. Высотой пусть будет 3 м и длиной 4 м. В комнате одна внешняя стена, размещение на Юг, местность не ветреная, без внешних дверей. Для начала необходимо узнать коэффициенты теплопроводности этих материалов. Из размещенной выше таблицы узнаем: λк =0,58 Вт/мºС, λут =0,064 Вт/мºС, λшт =0,76 Вт/мºС. После этого рассчитывается термическое сопротивление ограждающей конструкции:

Rст=1/ 23 +0,51/0,58+0,1/0,064+0,03/0,76+ 1/ 8,6 = 2,64 м 2 ºС/Вт.

Для нашей местности такого сопротивления недостаточно и дом нужно утеплить лучше. Но сейчас не об этом. Расчет теплопотерь:

ß- это дополнительные потери тепла. Далее мы распишем их значение и станет ясно, откуда взялось число 10 и зачем делить на 100.

Далее идут тепловые потери сквозь окна

Здесь все проще. Расчет термического сопротивления не нужен, ведь в паспорте современных окон он уже указан. Теплопотери через окна рассчитываются по той же схеме, что и через стены. Для примера рассчитаем потери через энергосберегающие окна с термическим сопротивлением Rо= 0,87 (м 2 °С/Вт) размером 1,5*1,5 с ориентацией на Север. Q=1/0,87·2,25·42·1·(15/100+1)=125 Вт.

К теплопотерям через перекрытия относят отвод тепла через крышные и половые перекрытия. В основном это делается для квартир, где и пол и потолок представляет собой железобетонную плиту. На последнем этаже учитываются только потери сквозь потолок, а на первом лишь через подвальное перекрытие. Это обусловлено тем, что во всех квартирах принимается одинаковая температура воздуха, и теплоотдачу от квартиры к квартире не берут во внимание. Недавние исследования показали, что через не утепленные узлы примыкания перекрытий к ограждающим конструкциям идут большие потери тепла. Определение утечки тепла через перекрытие такое же как и для стены, но не учитываются дополнительные теплопотери. Коэффициент α берется другой: α вн =8,7 Вт/(м 2 ·К) α вн =6 Вт/(м 2 ·К), разница температур также, ведь в подвале или на крытом чердаке температура принимается в пределах 4-6ºС. Не будем расписывать расчет термического сопротивления для перекрытия, ведь он определяется по той же формуле Rст = 1/ αв + Σ ( δі / λі ) + 1/ α. Возьмем перекрытие с сопротивлением 4,95 и примем воздух на чердаке +4ºС, площадь потолка 3х4м, внутри 22ºС. Подставляем в формулу и получаем:Q=1/R·FΔt·n·β=1/4,95·12·18·0,9= 40 Вт.

Расчет потерь тепла через пол на грунте

Он немного сложнее нежели через перекрытие. Теплопотери рассчитываются по зонам. Зоной называют полосу пола шириной 2 м, параллельно внешней стене. Первая зона находится непосредственно возле стены, здесь происходит больше всего потерь тепла. За ней последуют вторая и другие зоны, до центра пола. Для каждой зоны рассчитывается свой коэффициент теплопередачи. Для упрощения вводится понятие удельного сопротивления: для первой зоны R1=2,15 (м 2 °С/Вт), для второй R2=4,3 (м 2 °С/Вт), для третьей R3=8,6 (м 2 °С/Вт)

Пример Есть комната в которой пол на грунте, размер пола 6х8 м Температуры все те же. Сначала разделим пол на зоны. У нас их получилось две. Находим площадь каждой зоны. У нас это 20 м2 для первой зоны и 8 м2 для второй. Затем задаемся условными сопротивлениями R1=2,15 (м 2 °С/Вт), R2=4,3 (м 2 °С/Вт), подставляем в формулу: Q=(F1/R1+F2/R2+F3/R3)(tвт — tвн)·n=(20/2,15+8/4,3)·42·1= 470 Вт.

Дополнительные теплопотери

Учитываются только для стен и окон, то есть конструкций которые напрямую соприкасаются с окружающей средой. Существует четыре вида дополнительных потерь тепла: на ориентацию, на ветреность, на количество стен и наличие внешних дверей. Выражаются они в процентах и в последствии переводятся в коэффициент дополнительных теплопотерь. Если помещение ориентированно на Север, Восток, Северо-Восток, Северо-Запад дополнительные потери тепла составляют 10%, когда на Юг, Запад, Юго-Запад, Юго-Восток, додаются 5%. Если здание находится в ветреной местности, додаются еще 10% тепловых потерь,а когда в защищенной от ветров местности только 5%. Если в помещении есть две внешние стены, то дополнительные потери составляют 5%, когда только одна — дополнительных потерь нет. Если в наружной стене есть дверь, можно рассчитать убыток сквозь нее, но проще добавить 60% если двери тройные, 80% когда двойные двери и 95% если они одинарные. Например: Комната имеет две внешние стены, размещенная в ветреной местности, одна стена выходит на Юг, вторая на Север, дверей нету. Тогда дополнительные потери составляют 10%+5% на ориентацию +10% на ветер +5% так как две стены. И того 30%, чтобы добавить их к основным теплопотерям нужно перевести в коэффициент β =30% + 100% =30/100 +1 =1,3 и подставляем в общую формулу.

Теплопотери на вентиляцию

Не учитываются, если проектируется воздушное отопление или используется вентустановка с подогревом воздуха, так как воздух в помещение поступает уже теплый, и на его нагрев не тратится тепло. Но если установка без подогрева, необходимо учесть расход тепла на нагрев входящего воздуха. Упрощенная формула выглядит так:

где V — бьем помещения в м3, Δt — разница внешней и наружной температур.

Сума всех потерь тепла и составляет общие потери помещения.

Расчет тепловых потерь в программе Excel

Сам процесс расчета тепловых потерь дома занимает довольно много времени, поэтому для себя мы создали шаблон в Excel, с помощью которого делаем расчеты. Решили с вами поделиться и использовать его можно перейдя по ссылке. Здесь же распишем инструкцию пользования.

Шаг 1

Перейти по ссылке и открыть программный файл. Вы перед собой увидите таблицу такого вида:

Шаг 2

Нужно заполнить исходные данные: номер помещения (если вам нужно), его название и температура внутри, название ограждающих конструкций и их ориентация, размеры конструкций. Вы увидите, что площадь считается сама. Если хотите отнимать площадь окна от стен, нужно корректировать формулы, так как мы не знаем где у вас будут записаны окна. У нас площади отнимаются. Также нужно заполнить коэффициент теплопередачи 1/R, разницу температур и поправочный коэффициент. К сожалению, их заполняют вручную. В примере у нас кабинет с тремя внешними стенами в одной стене два окна, в другой нет окон и третья имеет одно окно. Конструкции стен будет как в примере, где мы рассчитывали R, поесть к=1/R=1/2,64=0,38. Пол пусть будет на грунте и его поделим на зоны у нас их две и потери считаем для двух зон , тогда к1=1/2,15=0,47, к2=1/4,3=0,23. Окна пусть будут энергосберегающие Rо= 0,87 (м 2 °С/Вт), тогда к=1/0,87=1,14.

На картинке видно, что количество потерь тепла уже прорисовывается.

Шаг 3

К сожалению, также вручную заполняются и дополнительные потери. Вводить их нужно в процентах, программа сама в формуле переведет их на коэффициент. И так, для нашего примера: Стены 3 значит к каждой стене +5% теплопотерь, местность не веретенная поэтому +5% к каждому окну и стене, Ориентация на Юг +5% для конструкций, на Север и Восток +10%. Дверей внешних нет поэтому 0, но если бы были то суммировались бы проценты только к той стене в которой есть дверь. Напоминаем, что к полу или перекрытию дополнительные потери тепла не относятся.

Как видно, потери помещения возросли. Если у вас заходит в помещение уже теплый воздух, этот шаг последний. Число записанное в столбце Q, и есть ваши искомые тепловые потери помещения. И эту процедуру нужно провести для всех остальных помещений.

Шаг 4

В нашем же случае воздух не подогревается ,и чтобы рассчитать полные потери тепла, нужно в столбик Rввести площадь нашего помещения 18 м2, а в столбец S его высоту 3 м.

Читать еще:  Как мыть окна с глицерином

Эта программа значительно ускоряет и упрощает расчеты, даже невзирая на большое количество введенных вручную элементов. Она не раз помогала нам. Надеемся и вам она станет помощником!

Заключение

Правильный расчет теплопотерь покажет, что вы профессионал своего дела. Ведь согласитесь, расчет потерь 100 Вт/м2 слегка преувеличен, а в некоторых случаях недостаточен. Поэтому потратьте на 15 минут больше времени и рассчитайте тепловые потери здания. Исходя из этого вы сможете не только спроектировать более чем комфортные условия пребывания людей, но и сэкономить заказчику немалые средства на эксплуатацию систем. А опыт показывает, что к таким проектировщикам обращаются чаще.

Как рассчитать теплопотери частного дома?

Каждое здание, независимо от конструктивных особенностей, пропускает тепловую энергию через ограждения. Потери тепла в окружающую среду необходимо восстанавливать с помощью системы отопления. Сумма теплопотерь с нормируемым запасом – это и есть требуемая мощность источника тепла, которым обогревается дом. Чтобы создать в жилище комфортные условия, расчет теплопотерь производят с учетом различных факторов: устройства здания и планировки помещений, ориентации по сторонам света, направления ветров и средней мягкости климата в холодный период, физических качеств строительных и теплоизоляционных материалов.

По итогам теплотехнического расчета выбирают отопительный котел, уточняют количество секций батареи, считают мощность и длину труб теплого пола, подбирают теплогенератор в помещение – в общем, любой агрегат, компенсирующий потери тепла. По большому счету, определять потери тепла нужно для того, чтобы отапливать дом экономно – без лишнего запаса мощности системы отопления. Вычисления выполняют ручным способом либо выбирают подходящую компьютерную программу, в которую подставляют данные.

Как выполнить расчет?

Сначала стоит разобраться с ручной методикой – для понимания сути процесса. Чтобы узнать, сколько тепла теряет дом, определяют потери через каждую ограждающую конструкцию по отдельности, а затем складывают их. Расчет выполняют поэтапно.

1. Формируют базу исходных данных под каждое помещение, лучше в виде таблицы. В первом столбце записывают предварительно вычисленную площадь дверных и оконных блоков, наружных стен, перекрытий, пола. Во второй столбец заносят толщину конструкции (это проектные данные или результаты замеров). В третий – коэффициенты теплопроводности соответствующих материалов. В таблице 1 собраны нормативные значения, которые понадобятся в дальнейшем расчете:

Чем выше λ, тем больше тепла уходит сквозь метровую толщину данной поверхности.

2. Определяют теплосопротивление каждой прослойки: R = v/ λ, где v – толщина строительного или теплоизоляционного материала.

3. Делают расчет теплопотерь каждого конструктивного элемента по формуле: Q = S*(Твн)/R, где:

  • Тн – температура на улице, °C;
  • Тв – температура внутри помещения,°C;
  • S – площадь, м2.

Разумеется, на протяжении отопительного периода погода бывает разной (к примеру, температура колеблется от 0 до -25°C), а дом обогревается до нужного уровня комфорта (допустим, до +20°C). Тогда разность (Твн) варьируется от 25 до 45.

Чтобы сделать расчет, нужна средняя разница температур за весь отопительный сезон. Для этого в СНиП 23-01-99 «Строительная климатология и геофизика» (таблица 1) находят среднюю температуру отопительного периода для конкретного города. Например, для Москвы этот показатель равен -26°. В этом случае средняя разница составляет 46°C. Для определения расхода тепла через каждую конструкцию складывают теплопотери всех ее слоев. Так, для стен учитывают штукатурку, кладочный материал, внешнюю теплоизоляцию, облицовку.

4. Считают итоговые потери тепла, определяя их как сумму Q внешних стен, пола, дверей, окон, перекрытий.

5. Вентиляция. К результату сложения добавляется от 10 до 40 % потерь на инфильтрацию (вентиляцию). Если установить в дом качественные стеклопакеты, а проветриванием не злоупотреблять, коэффициент инфильтрации можно принять за 0,1. В отдельных источниках указывается, что здание при этом вообще не теряет тепло, поскольку утечки компенсируются за счет солнечной радиации и бытовых тепловыделений.

Подсчет вручную

Исходные данные. Одноэтажный дом площадью 8х10 м, высотой 2,5 м. Стены толщиной 38 см сложены из керамического кирпича, изнутри отделаны слоем штукатурки (толщина 20 мм). Пол изготовлен из 30-миллиметровой обрезной доски, утеплен минватой (50 мм), обшит листами ДСП (8 мм). Здание имеет подвал, температура в котором зимой составляет 8°C. Потолок перекрыт деревянными щитами, утеплен минватой (толщина 150 мм). Дом имеет 4 окна 1,2х1 м, входную дубовую дверь 0,9х2х0,05 м.

Задание: определить общие теплопотери дома из расчета, что он находится в Московской области. Средняя разность температур в отопительный сезон – 46°C (как было сказано ранее). Помещение и подвал имеют разницу по температуре: 20 – 8 = 12°C.

1. Теплопотери через наружные стены.

Общая площадь (за вычетом окон и дверей): S = (8+10)*2*2,5 – 4*1,2*1 – 0,9*2 = 83,4 м2.

Определяется теплосопротивление кирпичной кладки и штукатурного слоя:

  • R клад. = 0,38/0,52 = 0,73 м2*°C/Вт.
  • R штук. = 0,02/0,35 = 0,06 м2*°C/Вт.
  • R общее = 0,73 + 0,06 = 0,79 м2*°C/Вт.
  • Теплопотери сквозь стены: Q ст = 83,4 * 46/0,79 = 4856,20 Вт.

2. Потери тепла через пол.

Общая площадь: S = 8*10 = 80 м2.

Вычисляется теплосопротивление трехслойного пола.

  • R доски = 0,03/0,14 = 0,21 м2*°C/Вт.
  • R ДСП = 0,008/0,15 = 0,05 м2*°C/Вт.
  • R утепл. = 0,05/0,041 = 1,22 м2*°C/Вт.
  • R общее = 0,03 + 0,05 + 1,22 = 1,3 м2*°C/Вт.

Подставляем значения величин в формулу для нахождения теплопотерь: Q пола = 80*12/1,3 = 738,46 Вт.

3. Потери тепла через потолок.

Площадь потолочной поверхности равна площади пола S = 80 м2.

Определяя теплосопротивление потолка, в данном случае не берут во внимание деревянные щиты: они закреплены с зазорами и не являются барьером для холода. Тепловое сопротивление потолка совпадает с соответствующим параметром утеплителя: R пот. = R утепл. = 0,15/0,041 = 3,766 м2*°C/Вт.

Величина теплопотерь сквозь потолок: Q пот. = 80*46/3,66 = 1005,46 Вт.

4. Теплопотери через окна.

Площадь остекления: S = 4*1,2*1 = 4,8 м2.

Для изготовления окон использован трехкамерный ПВХ профиль (занимает 10 % площади окна), а также двухкамерный стеклопакет с толщиной стекол 4 мм и расстоянием между стеклами 16 мм. Среди технических характеристик производитель указал тепловые сопротивления стеклопакета (R ст.п. = 0,4 м2*°C/Вт) и профиля (R проф. = 0,6 м2*°C/Вт). Учитывая размерную долю каждого конструктивного элемента, определяют среднее теплосопротивление окна:

  • R ок. = (R ст.п.*90 + R проф.*10)/100 = (0,4*90 + 0,6*10)/100 = 0,42 м2*°C/Вт.
  • На базе вычисленного результата считаются теплопотери через окна: Q ок. = 4,8*46/0,42 = 525,71 Вт.

Площадь двери S = 0,9*2 = 1,8 м2. Тепловое сопротивление R дв. = 0,05/0,14 = 0,36 м2*°C/Вт, а Q дв. = 1,8*46/0,36 = 230 Вт.

Итоговая сумма теплопотерь дома составляет: Q = 4856,20 Вт + 738,46 Вт + 1005,46 Вт + 525,71 Вт + 230 Вт = 7355,83 Вт. С учетом инфильтрации (10 %) потери увеличиваются: 7355,83*1,1 = 8091,41 Вт.

Чтобы безошибочно посчитать, сколько тепла теряет здание, используют онлайн калькулятор теплопотерь. Это компьютерная программа, в которую вводятся не только перечисленные выше данные, но и различные дополнительные факторы, влияющие на результат. Преимуществом калькулятора является не только точность расчетов, но и обширная база справочных данных.

Свойства стекла, которые используют в тепловых расчетах

5. Удивительные свойства стекла

В этом посте мы обсудили прозрачность. Теперь предлагаю поговорить про механизмы потери тепла через стекло и U–показатель.

Механизмы потери тепла

Разрабатываются методы сокращения теплопотерь через окна и методы остекления солнцесборников. Тепловая энергия теряется через любую субстанцию, где есть разница температур на двух ее сторонах. Величина теплопотерь зависит от:
— разницы температур двух сторон,
— общей площади теплообмена,
— качества изолирующего материала.

Очевидно, что через бóльшее окно можно потерять больше тепла, чем через меньшее, а в холодный день теплопотеря больше, чем в теплый. Для того, чтобы понять, как происходит потеря тепла, и как ее можно минимизировать, нужно рассмотреть три механизма передачу тепла: проводимость, конвекция и излучение.

В любом материале тепловая энергия перетекает от теплых участков к холодным. Величины этого перетекания зависят от первых двух перечисленных выше факторов и от теплопроводности материала. В общей массе металлы имеют очень высокую теплопроводность и могут передавать большие количества тепла при небольших температурных разницах. В случаях, когда рамки для стекол сделаны из металла, они должны быть хорошо изолированы, чтобы минимизировать потерю тепла. Изоляторы требуют большой разницы температур для проведения тепла. Воздух – тоже очень хороший изолятор. Самые удачные формы изоляции имеют маленькие воздушные карманы, оставленные между двумя стеклами окна. Пузыри воздуха выполняют ту же роль в пластмассовых конструкциях и между фибрами минеральной ваты.

Нагретая жидкость, также как и воздух, расширяется и становится менее плотной. Также в ней возникает движение, известное как конвекция. Это один из главных методов передачи тепла через окна в окружающую среду:

Передача тепла через двойное стекло

Надписи на рисунке:
Heat flow. Потоки тепла.
Outside. Снаружи.
Air. Воздух за окном.
Inside. Внутри.
Convection takes place in the air gap. Конвекция возникает в воздушном зазоре.
Conduction takes place through the glass and across still air. Тепло проводится через стекло и дальше по воздуху.

Конвекция создается между воздухом и стеклом с внутренней его стороны, а при двойном остеклении в воздушном пространстве между стеклами. Эффекты конвекции можно уменьшить, если заполнить пространство между стеклами более тяжелым газом с менее мобильными газовыми молекулами, например, аргоном, криптоном или углекислотой. Конвекция может также быть уменьшена путем ограничения пространства, доступного для движения газа. Этот принцип используют в материалах изоляции, упомянутых выше.

Различные формы прозрачной изоляции активно развиваются. Для этого используют прозрачную пластмассу со средним содержанием пузырей изолирующего газа. Эти материалы могли бы в конечном счете революционно изменить понимание окон и стен. Из них могли бы делать и то и другое. Но в настоящее время эти материалы пока не удовлетворяют требованиям в защите от непогоды и ультрафиолетового света.

Альтернативу современным методам остекления могут составить вакуумные стеклопакеты. Конвекционные потоки не могут создаваться в вакууме. Однако для этого нужен полный вакуум. Нужно также увеличить продолжительность жизни окна минимум до 50 лет. Такому окну будут нужны внутренние распорки, препятствующие притяжению стекол за счет давления воздуха снаружи. Но эти распорки дополнительно проводят тепло через изолирующий промежуток, что несколько уменьшает эффективность системы.

Достаточно иметь воздушный зазор всего в 6-10 мм. Если сделать его меньше, конвекция будет затруднена, а теплопроводность напротив облегчена, так как теплу нужно преодлеть совсем небольшое расстояние. Более широкий зазор облегчает циркуляцию конвекционных потоков. Кроме того теплопроводность зазора можно уменьшить, если использовать специальные теплоотражающие покрытия. Наиболее простой путь уменьшить эффекты конвекции — вставить добавочные стекла в стеклопакет или прозрачный пластмассовый модуль между двумя стеклами в тройном стеклопакете. Также возможен стеклопакет с 4-мя стеклами.

Читать еще:  Пластиковое окно не открывается на проветривание

Энергия тепла от предметов может передаваться в виде такого же излучения, как она передается от Солнца к Земле. Количество излучения зависит от температуры излучающего тела. Крыша здания, например, излучает тепло далеко в атмосферу. Это также зависит от такой характеристики поверхности, как излучаемость. Большинство материалов, используемых в зданиях, имеют высокую излучаемость — приблизительно 0,9. Это означает, что они излучают 90% из теоретического максимума имеющейся температуры.

Другие производимые поверхности имеют более низкую излучаемость. Это означает, что хотя они и горячи, но излучат мало тепла наружу. Такие покрытия «Low-E» сейчас часто используются внутри двойного стеклопакета, чтобы позволяет снизить вырезать потери тепла излучением от внутреннего стекла к внешнему через воздушный промежуток.

Пример. Какие потери тепла можно считать нормой, если речь идет об окне с одним стеклом площадью 2 м2 измерителей, дне, когда температура снаружи – 50°C, а внутри +200°C?

В таблице 2 показано, что теплопотеря (U) для этого окна составляет 6 Вт * м^-2 * °C^-1, так что потерянная норма составляет 2 * 6 * (20 — 5) = 180 Вт.

Заметьте, что если температурная разница сохраняется на этом уровне 24 часа, полная потеря составила бы более чем 4 кВт*час. Для остекления лучших типов, показанных в таблице 2, это значение было бы уменьшено на четверть киловатт-часа.

Таблица 2. Характеристики теплопотери (U) для различных типов стекла.

Источники: Granqvist, 1989; Hutchins, 1997; и литературные источники авторов.

Проводимость, конвекция и излучение участвуют в сложном процессе потери тепла через стену, окно, крышу, и т.п. На практике для любого элемента строительных конструкций известен показатель теплопотери (U), который рассчитывается так:

Тепловой поток через 1 м^2 = U * разницу температур

Единицы, в которых измеряется U — Вт / (м^2 * °С). Более низкое значение U означает лучшую работу изоляции. Таблица представляет типичные показатели U для различных видов остекления (точные значения будут зависеть от элементов строительных конструкций, специфических деталей оконных рам).

Энергосберегающие окна. Как минимизировать потери тепла.

По данным Ассоциации производителей энергоэффективных окон АПРОК, в России на 2002 год общая площадь окон старой конструкции составляла 700 миллионов квадратных метров, плюс к тому 800 миллионов квадратных метров светопрозрачных конструкций в промышленности. За прошедшие годы сектор продаж «евроокон» рос бурными темпами. Однако, ситуация не претерпела принципиальных изменений. В атмосферу вместе с теплом улетают миллиарды.

В обычном жилом доме площадь остекления составляет 20-25% общей площади фасадов дома. В то же время теплопотери через окна примерно равны теплопотерям через стены. Поровну делятся потери тепла через окна в результате теплового излучения и утечки тепла через щели, неплотности и при проветривании помещений. Проведенный анализ потерь тепла через фасады здания при массовой реконструкции домов в Германии дал следующие результаты для зданий с уровнем теплопотребления 200 Квт/час/м2/год:

Потери тепла через стены 90 Квт/час/м2/год

Потери тепла через окна 90 Квт/час/м2/год

в том числе: в результате теплового излучения 45 Квт/час/м2/год
через неплотности и при проветривании 45 Квт/час/м2/год

В зданиях были установлены деревянные окна с двойным остеклением.

При проведении реконструкции утеплялись фасады здания и заменялись окна с установкой пластиковых окон с одинарным стеклопакетом и энергосбрегающим низкоэмиссионным стеклом. В результате были получены следующие уровни теплопотребления:

Потери тепла через стены 24,3 Квт/час/м2/год

Потери тепла через окна 39,8 Квт/час/м2/год

в том числе: в результате теплового излучения 17,3 Квт/час/м2/год
через неплотности и при проветривании 22,5 Квт/час/м2/год

То есть, потери тепла через стены сократились на 73%, тепловое излучение через окна на 62%, утечки тепла при воздухообмене на 50%.

Повышенные потери при воздухообмене связаны с тем, что проветривание помещения обеспечивалось приоткрыванием окна.

По данным Ассоциации производителей энергоэффективных окон АПРОК, в России на 2002 год общая площадь окон старой конструкции составляла 700 миллионов квадратных метров, плюс к тому 800 миллионов квадратных метров светопрозрачных конструкций в промышленности. За прошедшие годы сектор продаж «евроокон» рос бурными темпами. Однако, ситуация не претерпела принципиальных изменений.

Какой энергосберегающий эффект можно получить от окон?

Если ориентироваться на приведенные выше значения относительного сокращения теплопотерь в связи с заменой существующих деревянных окон на пластиковые, то в пересчете на среднюю стоимость тепловой энергии от ТЭЦ в средней полосе России, экономия на среднюю квартиру составит около 3 тысяч рублей за отопительный сезон. Разумеется, цифры приблизительные. Цены на тепло различаются в разы даже в пределах одного региона.

В настоящее время в основном устанавливаются пластиковые окна с двухкамерными стеклопакетами. Требования к окнам по 23166-99 «Блоки оконные. Общие технические условия». Окна с тройным остеклением имеют характеристики теплового сопротивления и звукоизоляции достаточные предъявляемым требованиям и, как правило, полностью устраивают потребителя по соотношению цена/качество.

В то же время достичь энергосберегающего эффекта можно за счет применения в окнах специальных стекол, обеспечивающих снижение теплового излучения. Это флоат-стекла с твердым К-покрытием (оксид олова) и стекло с мягким I-покрытием (нанослой серебра и диэлектрика). Наносимые покрытия обеспечивают отражение теплового излучения, жесткого ультрафиолетового излучения и прозрачны в видимой части спектра. Это позволяет не выпускать тепло из дома зимой. Тепло отражается от пленочного покрытия и возвращается обратно в дом. Летом стекло отражает внешний тепловой поток солнечных лучей и в помещении относительно прохладно.

Сравнение тепловых характеристик окон с энергосберегающими стеклами и с обычными стеклопакетами показывает, что однокамерный стеклопакет с энергосберегающим стеклом эффективнее двухкамерного стеклопакета. При этом стеклопакеты с I — стеклами более энергоэффективны, чем с К — стеклами.

Производители окон приводят сравнение при температуре за окном -26 градусов и температуре воздуха внутри попещения + 20 градусов.

  • Обычный стеклопакет. Температура на внутреннем стекле + 5 градусов.
  • Пакет с К стеклом. Температура на внутреннем стекле + 11 градусов.

Пакет с I- стеклом. Температура на внутреннем стекле + 14 градусов.

Итоговые оценочные данные: окно с одинокамерным стеклопакетом с К стеклом имеет на 38% меньше теплопотери в результате теплового излучения, чем окно с обычным двухкамерным стеклопакетом. Окно с I стеклом 1,5 раза более энергоэффективно, чем окно с К — стеклом (данные изготовителя).

К — стекло это ранняя разработка энергосберегающих стекол. Энергосберегающий слой наносится химическим способом при производстве стекла. Слой твердый, поэтому такое стекло можно применять слоем «наружу». I — стекло разработка относительно новая. Слой серебра наносится в вакуумных установках магнетронным распылением. Покрытие относительно мягкое, поэтому применение стекла возможно слоем «вовнутрь» стеклопакета.

По стоимости обычные двухкамерные стеклопакеты и однокамерные с энергосберегающими стеклами примерно одинаковы. Преимуществом энергосберегающих стеклопакетов является то, что они меньше весят, поэтому создают меньшую нагрузку на профиль окна и вероятность коробления окна в процессе эксплуатации значительно ниже. Недостатком однокамерного стеклопакета является то, что уровень его звукоизоляции несколько ниже. Но ситуация поправима. Если использовать стеклопакет, наполненный инертным газом, показатель звукоизоляции существенно возрастет, вместе этим на 10-15 % возрастет уровень энергоэффективности окна.

Применение энергосберегающих пленок.

Пластиковое окно уже установлено, но имеется желание снизить теплопотери зимой или защититься от перегрева помещения летом. На этот случай изготовителями предлагаются энергосберегающие лавсановые пленки, которые наклеиваются на стекло. Принцип работы энергосберегающей пленки тот, же что у энергосберегающего стекла: отражение света в ИК и УФ диапазонах и прозрачнойсть в видимой части спектра. В качестве теплового зеркала используются нанопокрытия редкоземельных металлов, серебра, меди. Для глаза они незаметны. Сама пленка кажется слегка тонированной.

Проветривание

После установки новых окон в квартирах становится душно. Это вполне естественно. Щелей нет, двери плотные, откуда взяться необходимому свежему воздуху. По санитарным нормам приток свежего воздуха в квартиру должен быть не менее 20 м3 в час. Загрязненный воздух, избыток СО2 весьма вредно сказываются на здоровье, ухудшают самочувствие. Открытие форточки приводит к утечке дорогого тепла. Но здоровье дороже.
Поэтому форточку открывать нужно, но ненадолго, обеспечивая интенсивное проветривание, которое не снижает температуру предметов и стен.

В Европе эту проблему ощутили уже давно. И решили вопрос технически установкой специальных устройств, называемых проветривателями. В ряде стран эксплуатация помещений без проветривателей запрещена. Нарушителей ждет штраф.

Проветриватель решает сразу три задачи:

  • обеспечивает постоянный приток свежего воздуха в помещение и удаление загрязненного воздуха;
  • очищает воздух пропусканием его через фильтры;

обеспечивает нагревание приточного воздуха от тепла отводимого воздуха во встроенном теплообменнике.

Конструктивно отдельный проветриватель представляет их себя трубу с бесшумным вентилятором, встроенным теплообменником и фильтром. Фильтр необходимо периодически заменять. Имеются модификации проветривателей без фильтров. Это на выбор покупателя.Проветриватель обычно устанавливатся под окном.

При установке пластиковых окон предлагаются встроенные в окно проветриватели с возможностью подогрева поступающего воздуха в конструктивных элементах окна. Стоимость такого проветривателя невелика, но польза от него существенна.

Конструкцией окна так же предусматриваются режимы микропроветривания через зафиксированную щель, ограничение открытия фрамуги фиксирующей гребенкой.

Все эти меры позволяют снизить утечку тепла в связи необходимостью проветривания помещения. Самый же эффективный способ — обеспечение проветривания с использованием нагрева наружного воздуха, поступающего в помещение за счет выхолаживания отводимого воздуха. Применение оконных проветривателей окупается очень быстро.

Применение энергосберегающих окон

Расчеты показывают, что затраты на сбережение энергии при замене окон и покрытии стен утеплителем примерно одинаковы. Поэтому в Москве при реконструкции панельных домов одновременно с утеплением фасадов производится замена окон. Программой энергосбережения в Москве планируется установка окон с I-стеклоапакетами. Это выгодно, поскольку решается проблема устранения значительных утечек тепла. Также устраняется возможность порчи внешнего вида домов после проведенной реконструкции в результате самовольной установки окон жителями.

К сожалению, эффект от проведения теплосберегающих мероприятий пока ощущают только муниципалитеты. В квартирах нет индивидуальных теплосчетчиков, поэтому экономия тепла для жителей не ощутима. Если муниципалитет дотирует тарифы на тепло, то утепление домов сказывается на объеме дотаций. Но суммы эти в бюджете мало ощутимы, поскольку относительная доля утепленных домов пока мала.

Другое дело, когда житель имеет возможность регулировать теплоподачу сам, напрямую ощущая экономию. Законом «Об энергосбережении . » предусмотрено, что с 2012 года вновь построенные и реконструируемые дома должны иметь системы индивидуального учета потребления тепла в квартирах. Но вопрос пока не проработан, поскольку нет коммерческой практики индивидуального учета тепла в многоквартирных домах.

В конце 2009 г. в Челябинске были подведены первые итоги реализации пилотного проекта по установке средств индивидуального учета тепла в двух многоквартирных панельных домах. Технические результаты есть, и они показали желание жителей экономить, поскольку это сразу стало сказываться на счетах за тепло. Температуру стали регулировать термостатом на батарее, а не форточкой. Значит из окон меньше тепла улетело в атмосферу.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector