Расчет теплопотерь дома
Дом теряет тепло через ограждающие конструкции (стены, окна, крыша, фундамент), вентиляцию и канализацию. Основные потери тепла идут через ограждающие конструкции — 60-90% от всех теплопотерь.
Расчет теплопотерь дома нужен, как минимум, чтобы правильно подобрать котёл. Также можно прикинуть, сколько денег будет уходить на отопление в планируемом доме. Вот пример расчёта для газового котла и электрического . Также можно благодаря расчётам провести анализ финансовой эффективности утепления, т.е. понять окупятся ли затраты на монтаж утепления экономией топлива за срок службы утеплителя.
Теплопотери через ограждающие конструкции
Приведу пример расчета для внешних стен двухэтажного дома.|
1) Вычисляем сопротивление теплопередаче стены , деля толщину материала на его коэффициент теплопроводности. Например, если стена построена из тёплой керамики толщиной 0,5 м с коэффициентом теплопроводности 0,16 Вт/(м×°C), то делим 0,5 на 0,16: 0,5 м / 0,16 Вт/(м×°C) = 3,125 м 2 ×°C/Вт Коэффициенты теплопроводности строительных материалов можно взять . |
|
2) Вычисляем общую площадь внешних стен. Приведу упрощённый пример квадратного дома:
(10 м ширина × 7 м высота × 4 стороны) - (16 окон × 2,5 м 2) = 280 м 2 - 40 м 2 = 240 м 2 |
|
3) Делим единицу на сопротивление теплопередаче, тем самым получая теплопотери с одного квадратного метра стены на один градус разницы температуры. 1 / 3,125 м 2 ×°C/Вт = 0,32 Вт / м 2 ×°C |
|
4) Cчитаем теплопотери стен. Умножаем теплопотери с одного квадратного метра стены на площадь стен и на разницу температур внутри дома и снаружи. Например, если внутри +25°C, а снаружи -15°C, то разница 40°C. 0,32 Вт / м 2 ×°C × 240 м 2 × 40 °C = 3072 Вт Вот это число и является теплопотерей стен. Измеряется теплопотеря в ваттах, т.е. это мощность теплопотери. |
|
5) В киловатт-часах удобнее понимать смысл теплопотерь. За 1 час через наши стены при разнице температур в 40°C уходит тепловой энергии: 3072 Вт × 1 ч = 3,072 кВт×ч За 24 часа уходит энергии: 3072 Вт × 24 ч = 73,728 кВт×ч |
Понятное дело, что за время отопительного периода погода разная, т.е. разница температур всё время меняется. Поэтому, чтобы вычислить теплопотери за весь отопительный период, нужно в пункте 4 умножать на среднюю разницу температур за все дни отопительного периода.
Например, за 7 месяцев отопительного периода средняя разница температур в помещении и на улице была 28 градусов, значит теплопотери через стены за эти 7 месяцев в киловатт-часах:
0,32 Вт / м 2 ×°C × 240 м 2 × 28 °C × 7 мес × 30 дней × 24 ч = 10838016 Вт×ч = 10838 кВт×ч
Число вполне «осязаемое». Например, если бы отопление было электрическое, то можно посчитать сколько бы ушло денег на отопление, умножив полученное число на стоимость кВт×ч. Можно посчитать сколько ушло денег на отопление газом, вычислив стоимость кВт×ч энергии от газового котла. Для этого нужно знать стоимость газа, теплоту сгорания газа и КПД котла.
Кстати, в последнем вычислении вместо средней разницы температур, количества месяцев и дней (но не часов, часы оставляем), можно было использовать градусо-сутки отопительного периода — ГСОП, некоторая информация . Можно найти уже посчитанные ГСОП для разных городов России и перемножать теплопотери с одного квадратного метра на площадь стен, на эти ГСОП и на 24 часа, получив теплопотери в кВт*ч.
Аналогично стенам нужно посчитать значения теплопотерь для окон, входной двери, крыши, фундамента. Потом всё просуммировать и получится значение теплопотерь через все ограждающие конструкции. Для окон, кстати, не нужно будет узнавать толщину и теплопроводность, обычно уже есть готовое посчитанное производителем сопротивление теплопередаче стеклопакета . Для пола (в случае плитного фундамента) разница температур не будет слишком большой, грунт под домом не такой холодный, как наружный воздух.
Теплопотери через вентиляцию
Примерный объем имеющегося воздуха в доме (объём внутренних стен и мебели не учитываю):10 м х10 м х 7 м = 700 м 3
Плотность воздуха при температуре +20°C 1,2047 кг/м 3 . Удельная теплоемкость воздуха 1,005 кДж/(кг×°C). Масса воздуха в доме:
700 м 3 × 1,2047 кг/м 3 = 843,29 кг
Допустим, весь воздух в доме меняется 5 раз в день (это примерное число). При средней разнице внутренней и наружной температур 28 °C за весь отопительный период на подогрев поступающего холодного воздуха будет в среднем в день тратится тепловой энергии:
5 × 28 °C × 843,29 кг × 1,005 кДж/(кг×°C) = 118650,903 кДж
118650,903 кДж = 32,96 кВт×ч (1 кВт×ч = 3600 кДж)
Т.е. во время отопительного периода при пятикратном замещении воздуха дом через вентиляцию будет терять в среднем в день 32,96 кВт×ч тепловой энергии. За 7 месяцев отопительного периода потери энергии будут:
7 × 30 × 32,96 кВт×ч = 6921,6 кВт×ч
Теплопотери через канализацию
Во время отопительного периода поступающая в дом вода довольно холодная, допустим, она имеет среднюю температуру +7°C. Нагрев воды требуется, когда жильцы моют посуду, принимают ванны. Также частично нагревается вода от окружающего воздуха в бачке унитаза. Всё полученное водой тепло жильцы смывают в канализацию.Допустим, что семья в доме потребляет 15 м 3 воды в месяц. Удельная теплоёмкость воды 4,183 кДж/(кг×°C). Плотность воды 1000 кг/м 3 . Допустим, что в среднем поступающая в дом вода нагревается до +30°C, т.е. разница температур 23°C.
Соответственно в месяц теплопотери через канализацию составят:
1000 кг/м 3 × 15 м 3 × 23°C × 4,183 кДж/(кг×°C) = 1443135 кДж
1443135 кДж = 400,87 кВт×ч
За 7 месяцев отопительного периода жильцы выливают в канализацию:
7 × 400,87 кВт×ч = 2806,09 кВт×ч
Заключение
В конце нужно сложить полученные числа теплопотерь через ограждающие конструкции, вентиляцию и канализацию. Получится примерное общее число теплопотерь дома.Надо сказать, что теплопотери через вентиляцию и канализацию довольно стабильные, их трудно уменьшить. Не будете же вы реже мыться под душем или плохо вентилировать дом . Хотя частично теплопотери через вентиляцию можно снизить с помощью рекуператора.
Если я где-то допустил ошибку, напишите в комментарии, но вроде всё перепроверил несколько раз. Надо сказать, что есть значительно более сложные методики расчета теплопотерь, там учитываются дополнительные коэффициенты, но их влияние незначительное.
Дополнение.
Расчет теплопотерь дома также можно сделать с помощью СП 50.13330.2012 (актуализированная редакция СНиП 23-02-2003). Там есть приложение Г «Расчет удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию жилых и общественных зданий», сам расчет будет значительно сложнее, там используется больше факторов и коэффициентов.
Показаны 25 последних комментариев. Показать все комментарии (54).
|
Андрей Владимирович
(11.01.2018 14:52)
В целом все отлично для простых смертных. Единственное я бы посоветовал, для тех кто любит указывать на неточности, в начале статьи указать более полную формулу Q=S*(tвн-tнар)*(1+∑β)*n/Rо и объяснить,что (1+∑β)*n с учетом всех коэффициентов будет незначительно отличаться от 1 и не может грубо исказить расчет теплопотерь всей ограждающей конструкции, т.е. берем за основу формулу Q=S*(tвн-tнар)*1/Rо. С расчетом теплопотерь вентиляции не согласен, считаю по другому.Я бы высчитал общую теплоемкость всего объема, а затем умножил на реальную кратность. Удельную теплоемкость воздуха я бы все таки взял морозного (греть то будем уличный воздух), а она будет прилично выше. Да и теплоемкость воздушной смеси лучше взять сразу в Вт, равна 0.28 Вт / (кг °С). |
В холодный период, когда температура воздуха в помещении намного больше температуры наружного воздуха, через ограждение здания возникают потоки тепла (теплопотери).
Теплопотери помещений складываются из двух основных составляющих: трансмиссионных теплопотерь и затрат теплоты на нагревание инфильтрующегося через неплотности воздуха.
Трансмиссионные теплопотери – это потери теплоты через наружные ограждения в следствии теплопередачи.
Трансмиссионные теплопотери находятся по формулам:
где - теплопотери, Вт;
Термическое сопротивление ограждения ()/ Вт, определяемое теплотехническим расчетом;
К- коэффициент теплопередачи ограждения Вт / (),
F- площадь поверхности ограждения,
– расчетная температура воздуха в помещении, °С, табл.2
Расчетная температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки, °С, табл.3
N – поправочный коэффициент к расчетной разности температур;
Добавочные теплопотери, Вт.
Для расчета площадей поверхности F в формулах (1.24) и (1.25.) руководствуются общепринятой методикой определения линейных размеров ограждающей конструкции.
Рис. 2. Обмер ограждений:
а – по вертикали; б – в плане; 1 – пол по грунту; 2- пол по лагам; 3 – пол над подвалом; О – окна; НС – наружная стена; Пл – пол; Пт – потолок.
Принято теплопотери пола, лежащие на земле определять по зонам. Каждой зоне соответствует свое термическое сопротивление.
; 4,3()/ Вт;
Величина теплопотерь через i-ую зону находится по формуле:
где - сопротивление i-ой зоны, ()/ Вт;
– площадь i-ой зоны, (площадь кольцевой полосы шириной 2 м вдоль контура здания). Площадь зоны I в углах здания умножается на 2 .
Рис. 3. Потоки теплоты от полов по грунту и заглубленных стен:
а – через пол; б – через заглубленную стену; в – деление пола на зоны 1,2,3,4; г – деление заглубленной тены и пола на зоны 1,2,3,4.
Теплопотери через полы получают суммированием теплопотерь по зонам
Если полы уложены на лаги или на изолирующий материал (имеют воздушную прослойку) и термическое сопротивление этих дополнительных элементов методика расчета сохраняется (при этом сопротивление каждой зоны увеличивается на величину сопротивления подстилающих слоев.)
Такая же методика применяется для расчета теплопотерь через стены здания, заглубленные в грунт (отапливаемые подвалы).
Разбивка на зоны начинается от поверхности грунта снаружи здания, полы рассматриваются как продолжение стен.
Добавочные теплопотери определяются так:
1. Добавки на ориентацию по сторонам света делаются на все вертикальные ограждения или вертикальные проекции наклонных ограждений так:
С, С-З, С-В, В-10%; З, Ю-В – 5%; Ю, Ю-З – 0%.
2. На врывание холодного воздуха через наружные двери при их кратковременном открывании при высоте здания Н, м:
Двойные двери с тамбурами – 27% от Н;
То же без тамбура – 34% от Н;
Одинарные двери – 22% от Н.
3. Для полов первого этажа над холодными подвалами зданий в местностях с расчетной температурой наружного воздуха (пятидневки) минус 40 °С и ниже принимается равной 5%.
Путем суммирования трансмиссионных теплопотерь по всем ограждениям, находим теплопотери всего помещения.
Для определения теплопотери необходимо иметь:
Планы этажей со всеми строительными размерами;
Выкопировку из генплана с обозначением стран света и розы ветров;
Назначение каждого помещения;
Географическое место постройки здания;
Конструкции всех наружных ограждений.
Все помещения на планах обозначают:
Нумеруют слева направо, лестничные клетки обозначают буквами или римскими цифрами независимо от этажа и рассматривают как одно помещение.
Потери теплоты помещениями через ограждающие конструкции , с округлением до 10 Вт:
Q огр = (F/R о)(t в – t н Б)(1 + ∑β)n = kF(t в – t н Б)(1 - ∑β)n, (3.2)
где F , k , R o - расчетная площадь, коэффициент теплопередачи, сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м 2 , Вт/(м 2 · о С), (м 2 · о С)/Вт; t в - расчетная температура воздуха помещения, о С; t н Б - расчетная температура наружного воздуха (Б) или температура воздуха более холодного помещения; п - коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху (табл. 2.4); β - добавочные потери теплоты в долях от основных потерь.
Теплообмен через ограждения между смежными отапливаемыми помещениями учитывается, если разность температур в них более 3°С.
Площади F , м 2 , ограждений (наружных стен (НС), окон (О), дверей (Д), фонарей (Ф), потолка (Пт), пола (П)) измеряются по планам и разрезам здания (рис. 3.1).
1. Высота стен первого этажа: если пол находится на грунте, - между уровнями полов первого и второго этажей (h 1 ); если пол на лагах - от наружного уровня подготовки пола на лагах до уровня пола второго этажа (h 1 1 ); при неотапливаемом подвале или подполье - от уровня нижней поверхности конструкции пола первого этажа до уровня чистого пола второго этажа (h 1 11 ), а в одноэтажных зданиях с чердачным перекрытием высота измеряется от пола до верха утепляющего слоя перекрытия.
2. Высота стен промежуточного этажа - между уровнями чистых полов данного и вышележащего этажей (h 2 ), а верхнего этажа - от уровня его чистого пола до верха утепляющего слоя чердачного перекрытия (h 3 ) или бесчердачного покрытия.
3. Длина наружных стен в угловых помещениях - от кромки наружного угла до осей внутренних стен (l 1 и l 2 l 3 ).
4. Длина внутренних стен - от внутренних поверхностей наружных стен до осей внутренних стен (m 1 ) или между осями внутренних стен (т).
5. Площади окон, дверей и фонарей - по наименьшим размерам строительных проемов в свету (а и b ).
6. Площади потолков и полов над подвалами и подпольями в угловых помещениях - от внутренней поверхности наружных стен до осей противоположных стен (m 1 и п ), а в неугловых - между осями внутренних стен (т ) и от внутренней поверхности наружной стены до оси противоположной стены (п ).
Погрешность линейных размеров - ±0,1 м, площади - ±0,1 м 2 .
Рис. 3.1. Схема обмера теплопередающих ограждений
Рис 3.2. Схема к определению потерь теплоты через полы и стены, заглубленные ниже уровня земли
1 - первая зона; 2 – вторая зона; 3 – третья зона; 4 – четвертая зона (последняя).
Потери теплоты через полы определяют по зонам-полосам шириной 2 м, параллельным наружным стенам (рис. 5.2).
Приведенное сопротивление теплопередаче R н.п, м 2 ·К/Вт, зон неутепленных полов на грунте и стен ниже уровня земли, с теплопроводностью λ > 1,2 Вт/(м· о С): для 1-й зоны - 2,1; для 2-й зоны - 4,3; для 3-й зоны - 8,6; для 4-й зоны (оставшейся площади пола) - 14,2.
Формула (3.2) при подсчете потерь теплоты Q пл , Вт, через пол, расположенный на грунте, принимает вид:
Q пл = (F 1 / R 1н.п +F 2 / R 2н.п +F 3 / R 3н.п +F 4 / R 4н.п)(t в – t н Б)(1 + ∑β)n, (3.3)
где F 1 - F 4 - площади 1 - 4 зон-полос, м 2 ; R 1,н.п - R 4,н.п - сопротивление теплопередаче зон пола, м 2 ·К/Вт; n =1.
Сопротивление теплопередаче утепленных полов на грунте и стен ниже уровня земли (λ < 1,2 Вт/(м· о С)) R y .п, м 2 · о С/Вт, определяют также для зон по формуле
R у.п = R н.п +∑(δ у.с. /λ у.с.) ,(3.4)
где R н.п - сопротивление теплопередаче зон неутепленного пола (рис. 3.2), м 2 · о С/Вт; сумма дроби - сумма термических сопротивлений утепляющих слоев, м 2 · о С/Вт; δ у.с - толщина утепляющего слоя, м.
Сопротивление теплопередаче полов на лагах R л, м 2 · о С/Вт:
R л.п = 1,18 (R н.п +∑(δ у.с. /λ у.с.)) ,(3.5)
Утепляющие слои - воздушная прослойка и дощатый пол на лагах.
При подсчете потерь теплоты, участки полов в углах наружных стен (в первой двухметровой зоне) вводится в расчет дважды по направлению стен.
Теплопотери через подземную часть наружных стен и полы отапливаемого подвала подсчитываются так же по зонам шириной 2 м, с отсчетом их от уровня земли (см. рис. 3.2). Тогда полы (при отсчете зон) рассматриваются как продолжение подземной части наружных стен. Сопротивление теплопередаче определяется так же, как и для неутепленных или утепленных полов.
Добавочные теплопотери через ограждения. В (3.2) член (1+∑β) учитывает добавочные теплопотери в долях от основных теплопотерь:
1. На ориентацию по отношению к странам света. β наружных вертикальных и наклонных (вертикальная проекция) стен, окон и дверей.
Рис. 3.3. Добавка к основным теплопотерям в зависимости от ориентации ограждений по отношению к странам света
2. На продуваемость помещений с двумя наружными стенами и более. В типовых проектах через стены, двери и окна, обращенные на все страны света β = 0,08 при одной наружной стене и 0,13 для угловых помещений и во всех жилых помещениях.
3. На расчетную температуру наружного воздуха. Для необогреваемых полов первого этажа над холодными подпольями зданий в местностях с t н Б минус 40°С и ниже - β = 0,05.
4. На подогрев врывающегося холодного воздуха. Для наружных дверей, без воздушных или воздушно-тепловых завес, при высоте здания Н , м:
- β = 0,2 Н - для тройных дверей с двумя тамбурами между ними;
- β = 0,27 Н - для двойных дверей с тамбуром между ними;
- β = 0,34 Н - для двойных дверей без тамбура;
- β = 0,22 Н - для одинарных дверей.
Для наружных не оборудованных ворот β =3 без тамбура и β = 1 - с тамбуром у ворот. Для летних и запасных наружных дверей и ворот β = 0.
Потери теплоты через ограждающие конструкции помещений вписывают в формуляр (бланк) (табл. 3.2).
Таблица 3.2. Формуляр (бланк) расчета теплопотерь
Площади стен в расчете измеряют с площадью окон, таким образом, площадь окон учитывают дважды, поэтому в графе 10 коэффициент k окон принимают как разность его значений для окон и стен.
Расчета потерь теплоты проводят по помещениям, этажам, зданию.
Теплопотери определены для отапливаемых помещений 101, 102, 103, 201, 202 согласно плана этажей.
Основные теплопотери , Q (Вт), вычисляются по формуле:
где: К – коэффициент теплопередачи ограждающей конструкцией;
F – площадь ограждающих конструкций;
n – коэффициент, учитывающий положение ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, приняты согласно табл. 6 «Коэффициент, учитывающий зависимость положения ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху» СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий». Для перекрытия над холодными подвалами и чердачными перекрытиями согласно п. 2 n = 0,9.
Общие теплопотери
Согласно п. 2а прил. 9 СНиП 2.04.05-91* добавочные теплопотери рассчитываются в зависимости от ориентации: стены, двери и окна, обращенные на север, восток, северо-восток и северо-запад в размере 0,1, на юго-восток и запад – в размере 0,05; в угловых помещениях дополнительно – по 0,05 на каждую стену, дверь и окно, обращённые на север, восток, северо-восток и северо-запад.
Согласно п. 2г прил. 9 СНиП 2.04.05-91* добавочные теплопотери для двойных дверей с тамбурами между ними принимаются равными 0,27 H, где H – высота здания.
Теплопотери на инфильтрацию для жилых помещений, согласно прил. 10 СНиП 2.04.05-91* «Отопление, вентиляция и кондиционирование», приняты по формуле
где: L – расход удаляемого воздуха, не компенсируемый приточным воздухом: 1м 3 /ч на 1м 2 пло щади жилых помещений и кухни объемом более 60 м 3 ;
c – удельная теплоемкость воздуха, равная 1кДж / кг × °С;
p – плотность наружного воздуха при t ext равная 1,2 кг / м 3 ;
(t int – t ext) – разность внутренней и наружной температур;
k – коэффициент теплопередачи – 0,7.
Бытовые поступления тепла рассчитываются из расчёта 10 Вт/м 2 поверхности пола жилых помещений.
Расчётные теплопотери помещения определены как Q расч = Q + Q i – Q быт
Расчёт теплопотерь ограждающими конструкциями
Расчёт теплопотерь ограждающими конструкциями Теплопотери определены для отапливаемых помещений 101, 102, 103, 201, 202 согласно плана этажей. Основные теплопотери, Q (Вт), вычисляются по
Расчет теплопотерь дома через ограждающие конструкции
Рассмотрим, как рассчитать теплопотери дома через ограждающие конструкции. Расчет приводится на примере одноэтажного жилого дома. Данным расчетом можно пользоваться и для расчета теплопотерь отдельного помещения, всего дома или отдельной квартиры.
Пример технического задания для расчета теплопотерь
Сначала составляем простой план дома с указанием площадей помещений, размеров и расположения окон и входной двери. Это необходимо для определения площади поверхности дома, через которую происходят теплопотери.
Формула расчета теплопотерь
Для расчета теплопотерь применяем следующие формулы:
R = B / K - это формула расчета величины теплосопротивления ограждающих конструкций дома.
- R - тепловое сопротивление, (м2*К)/Вт;
- К - коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м*К);
- В - толщина материала, м.
- Q - теплопотери, Вт;
- S - площадь ограждающих конструкций дома, м2;
- dT - разница температуры между внутренним помещением и улицой, К;
- R - значение теплового сопротивления конструкции, м2.К/Вт
Температурный режим внутри дома для расчета берем +21..+23°С – такой режим является наиболее комфортным для человека. Минимальная уличная температура для расчета теплопотерь взята -30°С, так как в зимний период в регионе: где построен дом (Ярославская область, Россия) такая температура может продержаться более одной недели и именно наименьший температурный показатель рекомендуется закладывать в расчеты, при этом разность температур получаем dТ = 51..53, в среднем – 52 градуса.
Общие теплопотери дома состоят из теплопотерь всех ограждающих конструкций, поэтому, используя эти формулы, выполняем:
После расчета получили такие данные:
Итого: суммарный результат теплопотерь через ограждающие конструкции составил - 1,84 кВт.ч.
Примечание: Этот расчет является приблизительным и при более точном расчете теплопотерь ограждений дома полученные значения могут иметь иной показатель, так как в своем расчете я не учитывал некоторые факторы, которые могут в той или иной степени влиять на величину теплопотерь. Если вы хотите получить точный расчет или получить консультацию специалиста по этому вопросу, то вы можете задать свой вопрос в разделе Вопрос-ответ.
Расчет теплопотерь помещения
В гражданских и жилых зданиях теплопотери помещений состоят из теплопотерь через различные ограждающие конструкции, такие как окна, стены, перекрытия, полы а также теплорасходов на нагревание воздуха, который инфильтрируется сквозь неплотности в защитных сооружениях (ограждающих конструкциях) даного помещения. В промышленных зданиях существуют и другие виды теплопотерь.
Расчет теплопотерь помещения производится для всех ограждающих конструкций всех отапливаемых помещений. Могут не учитываться теплопотери через внутренние конструкции, при разности температуры в них с температурой соседних помещений до 3 о С.
Теплопотери через ограждающие конструкции расчитываются по следующей формуле, Вт:
t н Б – темп-ра наружного воздуха, о С;
t вн – темп-ра в помещении, о С;
F – площадь защитного сооружения, м 2 ;
n – коэффициент, который учитывает положение ограждения или защитного сооружения (его наружной поверхности) относительно наружного воздуха;
R о – сопротивление теплопередаче, м 2 · о С / Вт, которое определяется по следующей формуле:
R в.n – в случае наличия в конструкции замкнутой воздушной прослойки, ее термосопротивление, м 2 · о с / Вт (см. таблицу 2).
λ і – принимается по справочникам.
Для дверей и окон сопротивление теплопередаче рассчитывается очень редко, а чаще принимается в зависимости от их конструкции по справочным данным и СНиПам.
Площади ограждений для расчетов определяются, как правило, согласно строительных чертежей. Температуру t вн для жилых зданий выбирают из приложения 1, t н Б – из приложения 2 СНиП в зависимости от расположения строительного объекта. Добавочные теплопотери указаны в таблице 3, коэф-ент n – в таблице 4.
Расход тепла на нагревание наружного инфильтрующегося воздуха в общественных и жилых зданиях для всех типов помещений определяется двумя расчетами.
Первый расчет определяет расход тепловой энергии Q і на нагревание наружного воздуха, который поступает в і-е помещение в результате действия естественной вытяжной вентиляции.
Второй расчет определяет расход тепловой энергии Q і на подогревание наружного воздуха, который проникает в данное помещение сквозь неплотности ограждений в результате ветрового и (или) теплового давлений. Для расчета принимают наибольшую величину теплопотерь из определенных по следующим уравнениям (1) и (или) (2).
где L, м 3 /час – расход удаляемого наружу из помещений воздуха, для жилых зданий принимают 3 м 3 /час на 1 м 2 площади жилых помещений, в том числе и кухни;
с – удельная теплоемкость воздуха (1 кДж/кг· о С));
ρ н – плотность воздуха снаружи помещения, кг/м 3 .
Удельный вес воздуха γ, Н/м 3 , его плотность ρ, кг/м 3 , определяются согласно формул:
γ= 3463 / (273 +t) , ρ = γ / g ,
где g = 9,81 м/с 2 , t, °с– температура воздуха.
Расход теплоты на подогревание воздуха, который попадает в помещение через различные неплотности защитных сооружений (ограждений) в результате ветрового и теплового давлений, определяется согласно формулы:
где k – коэф-ент, учитывающий встредчный тепловой поток, для раздельно-переплетных балконных дверей и окон принимается 0,8, для одинарных и парно-переплетных окон – 1,0;
G і – расход воздуха, проникающего (инфильтрируещегося) через защитные сооружения (ограждающие конструкции), кг/ч.
R и, м 2 · ч/кг – сопротивление воздухопроницанию даного ограждения, которое может приниматься согласно приложения 3 СНиП. В панельных зданиях, кроме этого определяется дополнительный расход воздуха, инфильтрующегося через неплотности стыков панелей.
Величина Δ Р і определяется из уравнения, Па:
где H, м – высота здания от нулевого уровня до устья вентшахты (в бесчердачных зданиях устье обычно располагается на 1 м выше крыши, а в зданиях, имеющих чердак – на 4–5м выше перекрытия чердака);
h і, м – высота от нулевого уровня до верха балконных дверей или окон, для которых проводится расчет расхода воздуха;
с е,р u с е,n – аэродинамические коэф-ты для подветренной и наветренной поверхностей здания соответственно. Для прямоугольных зданий с е,р = –0,6, с е,n = 0,8;
V, м/с – скорость ветра, которую для расчета принимают согласно приложения 2;
k 1 – коэффициент, который учитывает зависимость скоростного напора ветра и высоты здания;
р іnt , Па – условно-постоянное давление воздуха, которое возникает при работе вентиляции с принудительным побуждением, при расчете жилых зданий р іnt можно не учитывать, поскольку оно равно нолю.
Для ограждений высотой до 5,0м коэффициент k 1 равен 0,5, высотой до 10 м равен 0,65, при высоте до 20 м – 0,85, а для ограждений 20 м и выше принимается 1,1.
Общие расчетные теплопотери в помещении, Вт:
Q инф – максимальный расход теплоты на нагревание воздуха, который инфильтрируется принятый из расчетов согласно формул (2) u (1);
Q быт – все тепловыделения от бытовых электрических приборов, освещения, других возможных источников тепла, которые принимаются для кухонь и жилых помещений в размере 21 Вт на 1 м 2 расчетной площади.
Коэффициенты тепловосприятия α в и теплоотдачи α н
Расчёт теплопотерь через ограждающие конструкции
Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции
Чтобы сделать расчет теплопотерь дома нужно знать темрические сопротивления таких элементов как: Стена, окно, крыша, фундамент и так далее. Чтобы найти термическое сопротивление необходимо знать теплопроводность материалов. Учесть вентиляцию и инфильтрацию. Далее мы это разберем по кусочкам.
Рассмотрим строение куба 5х5 метра. Грани, которого сделаны из бетона толщиной 200 мм.
Соберем из 6 граней (стен) куб. Смотри изображение.
Внутри куба температура 25 градусов. С наружи -30° С градусов. С земли 6° С.
Кстати не многие знают и понимают, что с земли идет температура 6-7 градусов. На глубине 2 метров эта температура стабильно держится. Я имею ввиду Россию, даже зимой на глубине 2 метра держится температура выше нуля круглогодично. Находящийся сверху снег увеличивает сохранение тепла под землей. И если у Вас под полом первого этажа ничего нет, значит, температура там будет стремиться к 6-8 градусам. При условии утепленного фундамента и отсутствии внешней вентиляции.
Задача, пример расчета
Найти теплопотери конструкции имеющие размеры 5х5х5 метров. Стены, которого сделаны из бетона толщиной 200 мм.
Сначала рассчитаем одну стену (грань 5х5 м.) S=25 м 2
R – термическое (температурное) сопротивление теплопередаче. (м 2 °С)/Вт
Rмат – термическое сопротивление материала (стена/грань)
Rвн – термическое сопротивление воздуха находящегося возле стенки внутри помещения
Rнар – термическое сопротивление воздуха находящегося возле стенки на улице.
а вн – Коэффициент теплоотдачи стенки в помещении
а нар – Коэффициент теплоотдачи стенки с улицы
Коэффициет теплоотдачи а вн и а нар найдены опытным путем и принимаются за константу и при расчетах всегда: а вн = 8,7 Вт/м 2 ; а нар =23 Вт/м 2 . Бывают исключения.
Коэффициент теплоотдачи согласно СНиП
То есть, если это боковые стены и крыша, то коэффициент теплоотдачи принимается равным 23 Вт/м 2 Если это внутри помещения к наружной стене или крыше то принимается 8,7 Вт/м 2 .
В любом случае, если стены утеплены, то влияние теплоотдачи резко становится не значительным. То есть сопротивление воздуха возле стенки примерно составляет 5% от сопротивления самой стены. Даже если Вы ошибетесь в выборе коэффициента теплоотдачи, то результат общих теплопотерь измениться не более чем на 5%.
Все величины известны кроме термического сопротивления материала (Rмат) – стены
Находим термическое сопротивление материала
Известно, что материал стены – бетон, термическое сопротивление находится по формуле
Теплопроводность материалов таблица
Теплопроводность бетона будет 1,2 Вт/(м °С)
Ответ: Теплопотери одной стены составляют 4243,8 Вт
Посчитаем теплопотери снизу
Ответ: Теплопотери вниз составляют 1466 Вт
В большинстве случаев конструкция снизу выглядит следующим образом
Такая конструкция утепления фундамента позволяет достигнуть эффекта, когда температура под полом у земли достигает 6-8 °С. Это в случаях, когда подпольное помещение не проветривается. Если У Вас имеется вентиляция подпольного помещения, то естественно температура будет снижаться на уровень вентилируемого воздуха. Проветривают подпольное помещение, если требуется исключить попадания вредных газов на первые этажи. Теплые водяные полы на первом этаже в конструкции имеют параизолирующий слой, который препятствует инфильтрации вредных газов и различных паров. Естественно плита перекрытия утепляется до требуемого значения. Утепляют обычно материалом имеющим толщину не менее 50-100 мм, ваты или пенополистирола.
Возвращаемся к задаче
У нас имеется 6 стен, одна из которых смотрит вниз. Поэтому 5 граней соприкасаются с воздухом -30 °С, а грань смотрящая вниз соприкасается с землей, то есть 6 градусов.
Общая сумма тепловых потерь куба составит:
W 5 граней+W вниз = 4243,8 Вт 5+1466 Вт=22685 Вт
Предлагаю для расчета использовать простой практический пример:
Для жилого дома вентиляцию рассчитывать на каждый квадратный метр площади 1 куб.метр воздуха в час.
Представим что наш куб это двухэтажное здание 5х5метров. Тогда его площадь составит 50 м2. Соответственно его расход воздуха(вентиляция) будет равен 50 м3/час.
Формула расчета тепловых потерь через вентиляцию
Для быстрого расчета вентиляции воспользуемся программой:
Ответ: Теплопотери на вентиляцию составляют 921 Вт.
Требовния СНиП для вентиляции
В итоге для расчета теплопотерь дома нужно найти теплопотери теряемые через ограждения(стены) и вентиляцию. Конечно, в теплотехнике встречается более глубокие расчеты. Например, расчет с применением инфильтрация и сторон света (юг, север, запад и восток).
Инфильтрация – это не организованное поступление воздуха в помещение через неплотности в ограждениях зданий под действием теплового и ветрового давления, а также, возможно, вследствие работы механической вентиляции. Также инфильтрацию называют воздухопроницаемостью.
Расчет инфильтрация – это расчет воздухопроницаемости ограждений за счет давления на стену. Давление на стену создается разностью масс воздуха. Поэтому чтобы Вас не грузить формулами расчета воздухопроницаемости, советую воспользоваться программным обеспечением, с помощью этой программы можно делать расчет инфильтрации воздуха.
Также в теплотехнике при расчете теплопотерь дома встречается понимание того, что в зависимости от положения стен (юг, север, запад и восток) меняются теплопотери. И разница между стеной смотрящий на юг и стеной смотрящей на север: Всего 10%.
То есть к существующим потерям через ограждающую конструкцию (стену) добавляется 10% на северную стену.
Таблица. Добавочный коэффициент на сторону света
На практике часто опытные инженеры не занимаются вычислением сторон света, в силу того что иногда нет информации куда смотрит стена. Поэтому можно грубо добавить 5% мощности к общим теплопоетрям.
Но мы посчитаем, как положено:
Теплопотери через ограждающие конструкции составляет: 23746 Вт.
Вместе с вентиляцией: 23746+921=24667 Вт.
Если мы с наружи куба добавим утеплитель: Пенополистирол толщиной 100 мм. То получим следующее.
Ответ: 432,24 Вт. Без утеплителя через бетонную стену уходит 4243,8 Вт тепла. Разница в 10 раз.
Теплопотери через окна
Для расчета теплопотерь окон используется такая же формула, но для определения теплопотерь используется только значение термического сопротивления определенного образца.
Например, имеется одно окно 1,4 х 1,4 м. площадью 2 кв.метра.
Ответ: 167,17 Вт тепла будет уходить через окно.
Существуют в домах не отапливаемые помещения, как в них посчитать теплопотери?
Обсуждаем данную тему здесь: Форум отопление
Энциклопедия сантехника Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции
Расчёт теплопотерь через ограждающие конструкции Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции Чтобы сделать расчет теплопотерь дома нужно знать темрические сопротивления таких элементов