Метод расчета теплопотерь частного дома, примеры расчета.

Отопительные котлы для дома. Расчёт теплопотерь коттеджа.
Перед проектированием системы отопления коттеджа необходимо выполнить расчёт тепловых потерь для каждой комнаты и получить итоговый расход тепла.
После необходимо подбирать котёл отопления, количество секций радиаторов и разводку системы отопления.
Выполню расчёт тепловых потерь для вашего коттеджа.
Сколько теряется тепла через стены в нашем доме? Какой мощности нужен котел, чтобы достойно отопить дом? Какой дом теплее? Дом из обычного глиняного кирпича ? Или сруб из бревна ? Где, какой материал лучше применить?

Чтобы разобраться в этом вопросе, возьмем для примера дом из газобетонных блоков. Наиболее популярны размеры дома в г. Калуга это 10х12 м, площадью 200 м2, рассчитаем его теплопотери, какую должен иметь мощность котел и затраты на отопление в рублях за месяц.

Как вычислить сопротивление теплопередаче внешней стены дома.
Чтобы определить сопротивление теплопередаче стены, нужно разделить толщину материала (м) на коэффициент теплопроводности материала (Вт/(м·°C)). Если стена многослойная, то полученные значения всех материалов нужно сложить, чтобы получить общее значение сопротивления теплопередаче всей стены.
Расчет теплопотерь дома, достаточно сложный процесс, потому что требует комплексного подхода ко всем возможным вариантам утечек тепла. Это не только потери тепла через стены, потолок, полы, окна, но и через вентиляцию дома. Для расчета будем использовать специальную программу, при этом температуру снаружи зимой возьмем -20 ^оС., а температуру внутри дома +23 ^оС.

Если взять дом, вышеуказанного размера, построенный из газобетонных блоков с очень популярной толщиной стен в 300 мм, то в расчете получим:

Теплопотери по площади стен 228 м2 — 3658 Вт.,

При площади оконных проемов 36 м2, теплопотери через остекление – 3560 Вт.

Потолок площадью 101 м2 с толщиной утеплителя в 20 см потеряет  —  1421 Вт.

Теплопотери в пол той же площади составят – 1102 Вт.

Потери тепла с воздухом на вентиляцию помещений – 3775 Вт.

Общее количество потерянного тепла дома из газобетона – 13516 Вт.

Это значит, что с учетом неравномерности стен, в таком доме мы теряем за час -15543 Вт тепла.

Мощность котла, необходимого для отопления этого дома — 17400 Вт.

Возьмем тот же самый дом, но с толщиной стены из газобетонных блоков в 400 мм. и повторим расчет:

Теплопотери на площади стен 228 м2 — 2791 Вт.,

При площади оконных проемов 36 м2, теплопотери через остекление – 3560 Вт.

Потолок стал меньше S= 97 м2, толщина утеплителя в 20 см, потери  —  1365 Вт.

Теплопотери в пол той же площади составят – 1058 Вт.

Потери тепла с воздухом на вентиляцию помещений – 3616 Вт.

Общее количество потерянного тепла дома из газобетона – 12390 Вт.

С учетом коэффициента неравномерности, теплопотери в час -14249 Вт тепла.

Мощность котла, необходимого для отопления  дома с толщиной стенки из газоблоков 400 мм — 15900 Вт.

Средний расход газа на 1 Вт тепла в котле -0,112 м3.

Соответственно расход газа за час: в первом случае мы получим 1,95 м3,

во втором случае  — 1,78 м3.

Умножив на 24 и на 30 -1,95*24*30=1403 м3,                              1,78*24*30=1282 м3.

Получим расход газа в месяц. Осталось только умножить на Тариф -5,97 руб/м3.

В итоге мы получили, что отопление дома из газобетонных блоков  с толщиной стенки в 300 мм зимой, в самый холодный период  обойдется  — 8376 руб. в месяц.

А отопление дома из блоков 400 мм будет дешевле —7654 руб. в месяц.

Как видно из расчета больше половины потерь тепла происходит через стены и окна, причем более 25% теплопотерь в окнах, а это говорит о том, что, так модное сегодня, увеличение остекления в гостиных, в наших условиях центральной России приводит к резкому увеличению потерь тепла.

Розничные цены на природный газ, реализуемый населению в Калужской области на второе полугодие 2017 года

Направление использования газа	Цена руб. за 1000 м3 (с НДС
Приготовление пищи и нагрев воды с использованием газовой плиты (в отсутствие других направлений использования газа)	7830.00
Приготовление пищи и нагрев воды с использованием газовой плиты и нагрев воды с использованием газового водонагревателя при отсутствии центрального горячего водоснабжения (в отсутствие других направлений использования газа)	7240.00
Отопление с одновременным использованием газа на другие цели (кроме отопления и (или) выработки электрической энергии с использованием котельных всех типов и (или) иного оборудования, находящихся в общей долевой собственности собственников помещений в многоквартирных домах)	5761,54
Отопление и (или) выработка электрической энергии с использованием котельных всех типов и (или) иного оборудования, находящихся в общей долевой собственности собственников помещений в многоквартирных домах	5761,54

Цены постоянно растут на газ, нужно позаботится о нормальном утеплении дома. Плюсы газобетонных блоков это сравнительно не высокая цена и быстрота в возведении здания. Минусы это впитывание влаги, если с наружной стороны нет оштукатуривания или облицовки кирпичом.
Занимаясь сварочными работами часто бываю на разных загородных объектах заказчиков, часто встречается утепление наружных стен возведенных из газобетонных блоков пенопластом 100мм, с последующей декоративной штукатуркой. Со слов заказчиков оплата за отопление снизилась на 45%. Как бы эффект термоса.
На сегодняшний день теплосбережение является важным параметром, который учитывается при сооружении жилого или офисного помещения.  В соответствии со СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», сопротивление теплоотдаче рассчитывается по одному из двух альтернативных подходов:

• Предписывающему;
• Потребительскому.

Предписывающий подход – это нормы, предъявляемые к отдельным элементам теплозащиты здания: наружным стенам, полам над не отапливаемым пространствами, покрытиям и чердачным перекрытиям, окнам, входным дверям и т.д.

Потребительский подход (сопротивление теплопередаче может быть снижено по отношению к предписывающему уровню при условии, что проектный удельный расход тепловой энергии на отопление помещения ниже нормативного).

Санитарно-гигиенические требования:

• Перепад между температурами воздуха внутри помещения и снаружи не должен превышать определенных допустимых значений. Максимальные допустимые значения перепада температур для наружной стены 4°С. для покрытия и чердачного перекрытия 3°С и для перекрытия над подвалами и подпольями 2°С.
• Температура на внутренней поверхности ограждения должна быть выше температуры точки росы.

К примеру: для Москвы и московской области необходимое теплотехническое сопротивление стены по потребительскому подходу составляет 1.97 °С· м²/Вт, а по предписывающему подходу:

• для дома постоянного проживания 3.13 °С· м²/ Вт.
• для административных и прочих общественных зданий,  в том числе сооружений сезонного проживания 2.55 °С· м²/ Вт.

По этой причине, выбирая котел либо другие нагревательные приборы исключительно по указанным в их технической документации параметрам. Вы должны спросить у себя, построен ли ваш дом со строгим учетом требований СНиП 23-02-2003.

Следовательно, для правильного выбора мощности котла отопления либо нагревательных приборов, необходимо рассчитать реальные теплопотери вашего дома. Как правило, жилой дом теряет тепло через стены, крышу, окна, землю, так же существенные потери тепла могут приходиться на вентиляцию.

Теплопотери в основном зависят от:

• разницы температур в доме и на улице (чем выше разница, тем выше потери).
• теплозащитных характеристик стен, окон, перекрытий, покрытий.

Стены, окна, перекрытия, имеют определенное сопротивление утечкам тепла, теплозащитные свойства материалов оценивают величиной, которая называется сопротивлением теплопередачи.

Сопротивление теплопередачи покажет, какое количество тепла просочится через квадратный метр конструкции при заданном перепаде температур. Можно сформулировать этот вопрос по другому: какой перепад температур будет возникать при прохождении определенного количества тепла через квадратный метр ограждений.

R = ΔT/q.

где

• q – это количество тепла, которое уходит через квадратный метр поверхности стены или окна. Это количество тепла измеряют в ваттах на квадратный метр (Вт/ м²);
• ΔT – это разница между температурой на улице и в комнате (°С);
• R – это сопротивление теплопередачи (°С/ Вт/ м²или °С· м²/ Вт).

В случаях, когда речь идет о многослойной конструкции, то сопротивление слоев просто суммируется. К примеру, сопротивление стены из дерева, которая обложена кирпичом, является суммой трех сопротивлений: кирпичной и деревянной стенки и воздушной прослойки между ними:

 R(сумм.)= R(дерев.) + R(воз.) + R(кирп.)

Распределение температуры и пограничные слои воздуха при передаче тепла через стену.

Расчет теплопотерь выполняется для самого холодного периода года,  которым
является самая морозная и ветреная неделя в году. В строительной литературе, зачастую, указывают тепловое сопротивление материалов исходя из данного условия и климатического района (либо наружной температуры), где находится ваш дом.
Таблица сопротивления теплопередачи различных материалов
при ΔT = 50 °С (Тнар. = –30 °С. Твнутр. = 20 °С.)

Материал и толщина стены	Сопротивление теплопередаче Rm.
Кирпичная стена толщ. в 3 кирп. (79 сантиметров) толщ. в 2.5 кирп. (67 сантиметров) толщ. в 2 кирп. (54 сантиметров) толщ. в 1 кирп. (25 сантиметров)	0.592 0.502 0.405 0.187
Сруб из бревна Ø 25 Ø 20	0.550 0.440
Сруб из бруса Толщ. 20 сантиметров Толщ. 10 сантиметров	0.806 0.353
Каркасная стена (доска + минвата + доска) 20 сантиметров	0.703
Стена из пенобетона   20 сантиметров 30 см	0.476 0.709
Штукатурка по кирпичу, бетону. пенобетону (2-3 см)	0.035
Потолочное (чердачное) перекрытие	1.43
Деревянные полы	1.85
Двойные деревянные двери	0.21

Таблица тепловых потерь окон различных конструкций при ΔT = 50 °С (Тнар. = –30 °С. Твнутр. = 20 °С.)

Тип окна RT q. Вт/м2 Q. Вт Обычное окно с двойными рамами 0.37 135 216 Стеклопакет (толщина стекла 4 мм) 4-16-4 4-Ar16-4 4-16-4К 4-Ar16-4К 0.32 0.34 0.53 0.59 156 147 94 85 250 235 151 136 Двухкамерный стеклопакет 4-6-4-6-4 4-Ar6-4-Ar6-4 4-6-4-6-4К 4-Ar6-4-Ar6-4К 4-8-4-8-4 4-Ar8-4-Ar8-4 4-8-4-8-4К 4-Ar8-4-Ar8-4К 4-10-4-10-4 4-Ar10-4-Ar10-4 4-10-4-10-4К 4-Ar10-4-Ar10-4К 4-12-4-12-4 4-Ar12-4-Ar12-4 4-12-4-12-4К 4-Ar12-4-Ar12-4К 4-16-4-16-4 4-Ar16-4-Ar16-4 4-16-4-16-4К 4-Ar16-4-Ar16-4К 0.42 0.44 0.53 0.60 0.45 0.47 0.55 0.67 0.47 0.49 0.58 0.65 0.49 0.52 0.61 0.68 0.52 0.55 0.65 0.72 119 114 94 83 111 106 91 81 106 102 86 77 102 96 82 73 96 91 77 69 190 182 151 133 178 170 146 131 170 163 138 123 163 154 131 117 154 146 123 111

Примечание
• Четные цифры в условном обозначении стеклопакета указывают на воздушный
зазор в миллиметрах;
• Буквы Ar означают, что зазор заполнен не воздухом, а аргоном;
• Буква К означает, что наружное стекло имеет специальное прозрачное
теплозащитное покрытие.

Как видно из вышеуказанной таблицы, современные стеклопакеты дают возможность сократить теплопотери окна почти в 2 раза. К примеру, для 10 окон размером 1.0 м х 1.6 м экономия может достигать в месяц до 720 киловатт-часов.

Для правильного выбора материалов и толщины стен применим эти сведения к конкретному примеру.

В расчете тепловых потерь на один м² участвуют две величины:

• перепад температур ΔT.
• сопротивления теплопередаче R.

Допустим температура в помещении будет составлять 20 °С. а наружная температура будет равной –30 °С. В таком случае перепад температур ΔT будет равен 50 °С. Стены изготовлены из бруса толщиной 20 сантиметров, тогда R= 0.806 °С· м²/ Вт.
Тепловые потери будут составлять 50 / 0.806 = 62 (Вт/ м²).
Для упрощения расчетов теплопотерь в строительных справочниках указывают теплопотери различного вида стен, перекрытий и т.д. для некоторых значений зимней температуры воздуха. Как правило, приводятся различные цифры для угловых помещений (там влияет завихрение воздуха, отекающего дом) и не угловых, а также учитывается разница в температур для помещений первого и верхнего этажа.

Таблица удельных теплопотерь элементов ограждения здания (на 1  м² по внутреннему контуру стен) в зависимости от средней температуры самой холодной недели в году.

Характеристика ограждения Наружная температура. °С Теплопотери. Вт 1 этаж 2 этаж Угловая комната Неугл. комната Угловая комната Неугл. комната Стена в 2.5 кирпича (67 см) с внутр. штукатуркой -24 -26 -28 -30 76 83 87 89 75 81 83 85 70 75 78 80 66 71 75 76 Стена в 2 кирпича (54 см) с внутр. штукатуркой -24 -26 -28 -30 91 97 102 104 90 96 101 102 82 87 91 94 79 87 89 91 Рубленая стена (25 см) с внутр. обшивкой -24 -26 -28 -30 61 65 67 70 60 63 66 67 55 58 61 62 52 56 58 60 Рубленая стена (20 см) с внутр. обшивкой -24 -26 -28 -30 76 83 87 89 76 81 84 87 69 75 78 80 66 72 75 77 Стена из бруса (18 см) с внутр. обшивкой -24 -26 -28 -30 76 83 87 89 76 81 84 87 69 75 78 80 66 72 75 77 Стена из бруса (10 см) с внутр. обшивкой -24 -26 -28 -30 87 94 98 101 85 91 96 98 78 83 87 89 76 82 85 87 Каркасная стена (20 см) с керамзитовым заполнением -24 -26 -28 -30 62 65 68 71 60 63 66 69 55 58 61 63 54 56 59 62 Стена из пенобетона (20 см) с внутр. штукатуркой -24 -26 -28 -30 92 97 101 105 89 94 98 102 87 87 90 94 80 84 88 91

Примечание. В случае когда за стеной находится наружное неотапливаемое помещение (дровник, остекленная веранда и т.п.), то потери тепла через нее будут составлять 70% от расчетных, а если за этим неотапливаемым помещением находится еще одно наружное помещение то потери тепла будут составлять 40% от расчетного значения.

Таблица удельных теплопотерь элементов ограждения здания (на 1 м² по внутреннему контуру) в зависимости от средней температуры самой холодной недели в году.

Характеристика ограждения	Наружная температура. °С	Теплопотери. кВт
Окно с двойным остеклением	-24 -26 -28 -30	117 126 131 135
Сплошные деревянные двери (двойные)	-24 -26 -28 -30	204 219 228 234
Чердачное перекрытие	-24 -26 -28 -30	30 33 34 35
Деревянные полы над подвалом	-24 -26 -28 -30	22 25 26 26

Далее давайте разберем пример расчета тепловых потерь 2 различных комнат одной площади при помощи таблиц.

Пример 1.

Угловая комната (1 этаж)

Характеристики комнаты:

• 1 этаж.
• площадь комнаты – 16  м² (5х3.2).
• высота потолка – 2.75 м.
• наружных стен – две.
• материал и толщина наружных стен – брус толщиной 18 сантиметров обшит гипсокартонном и оклеен обоями.
• окна – два (высота 1.6 м. ширина 1.0 м) с двойным остеклением.
• полы – деревянные утепленные. снизу подвал.
• выше чердачное перекрытие.
• расчетная наружная температура –30 °С.
• требуемая температура в комнате +20 °С.

Далее выполняем расчет площади теплоотдающих поверхностей.

• Площадь наружных стен за вычетом окон: S_стен(5+3.2)х2.7-2х1.0х1.6 = 18.94 м².
• Площадь окон: S_окон = 2х1.0х1.6 = 3.2 м²
• Площадь пола: S_пола = 5х3.2 = 16 м²
• Площадь потолка: S_{потолка} = 5х3.2 = 16 м²

Площадь внутренних перегородок в расчете не участвует, так как по обе стороны перегородки температура одинакова, следовательно через перегородки тепло не уходит.

Теперь Выполним расчет теплопотери каждой из поверхностей:

• Q_стен = 18.94х89 = 1686 Вт.
• Q_окон = 3.2х135 = 432 Вт.
• Q_пола = 16х26 = 416 Вт.
• Q_{потолка} = 16х35 = 560 Вт.

Суммарные теплопотери комнаты будут составлять: Q_{суммарные} = 3094 Вт.

Следует учитывать, что через стены улетучивается тепла куда больше чем через окна, полы и потолок.

Пример 2

Комната под крышей (мансарда)

Характеристики комнаты:

• этаж верхний.
• площадь 16 м² (3.8х4.2).
• высота потолка 2.4 м.
• наружные стены; два ската крыши (шифер, сплошная обрешетка. 10 сантиметров минваты, вагонка). фронтоны (брус толщиной 10 сантиметров обшитый вагонкой) и боковые перегородки (каркасная стена с керамзитовым заполнением 10 сантиметров).
• окна – 4 (по два на каждом фронтоне), высотой 1.6 м и шириной 1.0 м с двойным остеклением.
• расчетная наружная температура –30°С.
• требуемая температура в комнате +20°С.

Далее рассчитываем площади теплоотдающих поверхностей.

• Площадь торцевых наружных стен за вычетом окон: S_{торц.стен} = 2х(2.4х3.8-0.9х0.6-2х1.6х0.8) = 12 м²
• Площадь скатов крыши, ограничивающих комнату: S_{скатов.стен} = 2х1.0х4.2 = 8.4 м²
• Площадь боковых перегородок: S_{бок.перегор} = 2х1.5х4.2 = 12.6 м²
• Площадь окон: S_окон = 4х1.6х1.0 = 6.4 м²
• Площадь потолка: S_{потолка} = 2.6х4.2 = 10.92 м²

Далее рассчитаем тепловые потери этих поверхностей, при этом необходимо учесть, что через пол в данном случае тепло не будет уходить, так как внизу расположено теплое помещение. Теплопотери для стен рассчитываем как для угловых помещений, а для потолка и боковых перегородок вводим 70-процентный коэффициент, так как за ними располагаются неотапливаемые помещения.

• Q_{торц.стен} = 12х89 = 1068 Вт.
• Q_{скатов.стен} = 8.4х142 = 1193 Вт.
• Q_{бок.перегор} = 12.6х126х0.7 = 1111 Вт.
• Q_окон = 6.4х135 = 864 Вт.
• Q_{потолка} = 10.92х35х0.7 = 268 Вт.

Суммарные теплопотери комнаты составят: Q_{суммарные} = 4504 Вт.

Как мы видим, теплая комната 1 этажа теряет (либо потребляет) значительно меньше тепла, чем мансардная комната с тонкими стенками и большой площадью остекления.

Чтобы данное помещение сделать пригодным для зимнего проживания, необходимо в первую очередь утеплять стены, боковые перегородки и окна.

Любая ограждающая поверхность может быть представлена в виде многослойной стены, каждый слой которой имеет собственное тепловое сопротивление и собственное сопротивление прохождению воздуха. Суммировав тепловое сопротивление всех слоев, мы получим тепловое сопротивление всей стены. Также ели просуммировать сопротивление прохождению воздуха всех слоев, можно понять, как дышит стена. Самая лучшая стена из бруса должна быть эквивалентна стене из бруса толщиной 15 – 20 сантиметров. Приведенная далее таблица поможет в этом.

Таблица сопротивления теплопередаче и прохождению воздуха различных материалов ΔT=40 °С (Т_нар.=–20 °С. Т_внутр.=20 °С.)

Слой стены	Толщина слоя стены(см)	Сопротивление теплопередаче слоя стены		Сопротивл. Воздухопро­ ницаемости эквивалентно брусовой стене толщиной (см)
		Ro.	Эквивалент кирпичной кладке толщиной (см)
Кирпичная кладка из обычного глиняного кирпича толщиной:12 сантиметров 25 сантиметров 50 сантиметров 75 сантиметров	12 25 50 75	0.15 0.3 0.65 1.0	12 25 50 75	6 12 24 36
Кладка из керамзитобетонных блоков толщиной 39 см с плотностью:1000 кг / м3 1400 кг / м3 1800 кг / м3	39	1.0 0.65 0.45	75 50 34	17 23 26
Пено- газобетон толщиной 30 см плотностью:300 кг / м3 500 кг / м3 800 кг / м3	30	2.5 1.5 0.9	190 110 70	7 10 13
Брусовая стена толщиной (сосна) 10 сантиметров 15 сантиметров 20 сантиметров	10 15 20	0.6 0.9 1.2	45 68 90	10 15 20

Для полной картины теплопотерь всего помещения нужно учитывать

1. Потери тепла через контакт фундамента с мерзлым грунтом,  как правило принимают 15% от потерь тепла через стены первого этажа (с учетом сложности расчета).
2. Потери тепла, которые связаны с вентиляцией. Данные потери рассчитываются с учетом строительных норм (СНиП). Для жилого дома требуется около одного воздухообмена в час, то есть за это время необходимо подать тот же объём свежего воздуха. Таким образом, потери которые связаны с вентиляцией будут составлять немного меньше чем сумма теплопотерь приходящиеся на ограждающие конструкции. Выходит, что теплопотери через стены и остекление составляет только 40%, а теплопотери на вентиляцию50%. В европейских нормах вентиляции и утепления стен, соотношение теплопотерь составляют 30% и 60%.
3. Если стена «дышит», как стена из бруса или бревна толщиной 15 – 20 сантиметров то происходит возврат тепла. Это позволяет снизить тепловые потери на 30%. поэтому полученную при расчете величину теплового сопротивления стены необходимо умножить на 1.3 (или соответственно уменьшить теплопотери).

Суммировав все теплопотери дома, Вы сможете понять какой мощности котел и отопительные приборы необходимы для комфортного обогрева дома в самые холодные и ветряные дни. Также, подобные расчеты покажут, где «слабое звено» и как его исключить с помощью дополнительной изоляции.

Выполнить расчет расхода тепла можно и по укрупненным показателям. Так, в 1-2 этажных не очень утепленных домах при наружной температуре –25 °С необходимо 213 Вт на 1 м² общей площади, а при –30 °С – 230 Вт. Для хорошо утепленных домов – этот показатель будет составлять: при –25 °С – 173 Вт на м² общей площади, а при –30 °С – 177 Вт.

Выполню расчёт тепловых потерь для вашего коттеджа.
От вас будет нужно только: – Географическое местоположение коттеджа и ориентация на север. План коттеджа. Размеры окон, дверей и других проёмов. Конструкцию стен, покрытий и перекрытий.

Оказываю полный комплекс услуг по установке котлов и систем отопления.
Помощь в выборе котла, расчет нужной мощности.
Выполняю сварочные работы в городе Калуга и Калужской области.

Так же здесь вы можете ознакомится с моим прайс-листом