Основой для определения тепловой нагрузки систем отопления является процедура проведения теплотехнического расчета конструкций здания с учетом всех конструктивных особенностей используемых строительных материалов и их теплоизоляционных свойств. В расчетах также учитывается ориентация здания по сторонам света, наличие естественной или механической систем вентиляции и многие другие факторы теплового баланса помещений.
Методы расчета тепловой нагрузки системы отопления
- Расчет потерь тепла по площади помещений.
- Определение величины теплопотерь исходя из наружного объема здания.
- Точный теплотехнический расчет всех конструкций жилого дома с учетом теплофизических коэффициентов материалов.
Расчет потерь тепла по площади помещений
Первым методом расчета тепловой нагрузки системы отопления пользуются для укрупненного определения мощности системы отопления всего дома и общего понимания количества и типа радиаторов, а также мощности котельного оборудования.
Так как метод не учитывает регион строительства (расчетную наружную температуру зимой), количество потерь тепла через фундаменты, крыши или нестандартное остекление, то количество потерь тепла, рассчитанное укрупненным методом исходя из площади помещения, может быть как больше, так и меньше фактических значений.
Источники теплопотерь здания
А при использовании современных теплоизоляционных материалов мощность котельного оборудования может быть определена с большим запасом.
Таким образом, при устройстве систем отопления возникнет большой перерасход материалов и будет приобретено более дорогостоящее оборудование.
Поддержание комфортной температуры в помещениях будет возможно только при условии, что будет установлена современная автоматика, которая не допустит перегрева помещений выше комфортных температур.
В худшем случае, мощность системы отопления может быть занижена и дом в самые холодные дни не будет прогрет.
Тем не менее, этим способом определения мощности систем отопления пользуются достаточно часто. Следует только понимать, в каких случаях такие укрупненные расчеты приближены к реальности.
Итак, формула для укрупненного определения количества теплопотерь выглядит следующим образом:
Q=S*100 Вт (150 Вт), Q — требуемое количество тепла, необходимое для обогрева всего помещения, Вт S — отапливаемая площадь помещения, м? Значение 100-150 Ватт является удельным показателем количества тепловой энергии, приходящейся для обогрева 1 м?.
При использовании первого метода для укрупненного метода расчета тепловой мощности следует ориентироваться на следующие рекомендации:
- В случае, когда в расчетном помещении из наружных ограждающих конструкций имеются одно окно и одна наружная стена, а высота потолков менее трех метров, то на 1м2 отапливаемой площади приходится 100 Вт тепловой энергии.
- При расчете углового помещения с двумя оконными конструкциями или балконными блоками либо помещение высотой более трех метров, то в диапазон удельной тепловой энергии на 1 м2 составляет от 120 до 150 Вт.
- Если же прибор отопления в будущем планируется устанавливать под окном в нише либо декорировать защитными экранами, поверхность радиаторов и, следовательно, их мощность необходимо увеличить на 20-30%. Это обусловлено тем, что тепловая мощность радиаторов будет частично тратиться на прогрев дополнительных конструкций.
Расчет тепловой мощности исходя из объема помещения
Этот метод определения тепловой нагрузки на системы отопления наименее универсален, чем первый, так как предназначен для расчетов помещений с высокими потолками, но при этом не учитывает, что воздух под потолком всегда теплее, чем в нижней части комнаты и, следовательно, количество потерь тепла будет различаться зонально.
Тепловая мощность системы отопления для здания или помещения с потолками выше стандартных рассчитывается исходя из следующего условия:
Q=V*41 Вт (34 Вт),
где V – наружный объем помещения в м?,
А 41 Вт – удельное количество тепла, необходимое для обогрева одного кубометра здания стандартной постройки (в панельном доме). Если строительство ведется с применением современных строительных материалов, то удельный показатель теплопотерь принято включать в расчеты со значением 34 Ватт.
При использовании первого или второго метода расчета теплопотерь здания укрупненным методом можно пользоваться поправочными коэффициентами, которые в некоторой степени отражают реальность и зависимость потерь тепла зданием в зависимости от различных факторов.
- тройной пакет 0,85,
- двойной 1,0,
- двойной переплет 1,27.
- Наличие окон и входных дверей увеличивает величину потерь тепла дома на 100 и 200 Ватт соответственно.
- Теплоизоляционные характеристики наружных стен и их воздухопроницаемость:
- современные теплоизоляционные материалы 0,85
- стандарт (два кирпича и утеплитель) 1,0,
- низкие теплоизоляционные свойства или незначительная толщина стен 1,27-1,35.
- Процентное отношение площади окон к площади помещения: 10%-0,8, 20%—0,9, 30%—1,0, 40%—1,1, 50%—1,2.
- Расчет для индивидуального жилого дома должен производиться с поправочным коэффициентом порядка 1,5 в зависимости от типа и характеристик используемых конструкций пола и кровли.
- Расчетная температура наружного воздуха в зимний период (для каждого региона своя, определяется нормативами): -10 градусов 0,7, -15 градусов 0,9, -20 градусов 1,10, -25 градусов 1,30, -35 градусов 1,5.
- Тепловые потери так же растут в зависимости от увеличения количества наружных стен по следующей зависимости: одна стена – плюс 10% от тепловой мощности.
Но, тем не менее, определить какой метод даст точный и действительно верный результат тепловой мощности отопительного оборудования можно лишь после выполнения точного и полного теплотехнического расчета здания.
Теплотехнический расчет индивидуального жилого дома
Приведенные выше методики укрупненных расчетов больше всего ориентированы на продавцов или покупателей радиаторов систем отопления, устанавливаемых в типовых многоэтажных жилых домах.
Но когда речь идет о подборе дорогостоящего котельного оборудования, о планировании системы отопления загородного дома, в котором кроме радиаторов будут установлены системы напольного отопления, горячего водоснабжения и вентиляции, пользоваться этими методиками крайне не рекомендуется.
Каждый владелец индивидуального жилого дома или коттеджа еще на стадии строительства достаточно скрупулезно подходит к разработке строительной документации, в которой учитываются все современные тенденции использования строительных материалов и конструкций дома.
Они обязательно должны не быть типовыми или морально устаревшими, а изготовлены с учетом современных энергоэффективных технологий. Следовательно, и тепловая мощность системы отопления должна быть пропорционально ниже, а суммарные затраты на устройство системы обогрева дома значительно дешевле.
Эти мероприятия позволяют в дальнейшем при использовании отопительного оборудования снижать затраты на потребление энергоресурсов.
Расчет теплопотерь выполняется в специализированных программах либо с использованием основных формул и коэффициентов теплопроводности конструкций, учитывается влияние инфильтрации воздуха, наличие или отсутствие систем вентиляции в здании.
Расчет заглубленных цокольных помещений, а также крайних этажей производится по отличной от основных расчетов методике, которая учитывает неравномерность остывания горизонтальных конструкций, то есть потери тепла через крышу и пол.
Выше приведенные методики этот показатель не учитывают.
Теплотехнический расчет выполняется, как правило, квалифицированными специалистами в составе проекта на систему отопления в результате которого производится дальнейший расчет количества и мощность приборов отопления, мощность отдельного оборудования, подбор насосов и другого сопутствующего оборудования.
В качестве наглядного примера выполним расчет теплопотерь в специализированной программе для трех домов, построенных по одной технологии, но с различной толщиной теплоизоляции наружных стен: 100 мм, 150 мм и 200 мм. Расчет ведется для угловой жилой комнаты с одним окном, площадью 8,12 м?. Регион строительства Московская область.
Исходные данные:
- Помещение с обмером по наружным габаритам 3000х3000;
- Окно размерами 1200х1000.
Целью расчета является определение удельной мощности системы отопления, необходимой для нагрева 1м?.
Результат:
- Qуд при т/изоляции 100 мм составляет 103 Вт/м?
- Qуд при т/изоляции 150 мм составляет 81 Вт/м?
- Qуд при т/изоляции 200 мм составляет 70 Вт/м?
Как видно из расчета, наибольшие потери тепла составляют для жилого дома с наименьшей толщиной изоляции, следовательно, мощность котельного оборудования и радиаторов будет выше на 47% чем при строительстве дома с теплоизоляцией в 200 мм.
Инфильтрация воздуха или вентиляция зданий
Все здания в особенности жилые имеют свойство «дышать», то есть проветриваться различными способами. Это обусловлено созданием разряженного воздуха в помещениях за счет устройства вытяжных каналов в конструкциях дома либо дымоходов. Как известно, вентиляционные каналы создаются в зонах с повышенными выделениями загрязнений, таких как, кухни, ванные комнаты и санузлы.
Таким образом, при работе системы вентиляции или при проветривании соблюдается главное правило создания благоприятной среды воздуха в жилых зданиях: направление движения свежего воздуха должно быть организовано из помещений с постоянным пребыванием людей в направлении помещений с максимальным уровнем загрязнения.
То есть при правильном воздухообмене приточный воздух поступает в помещение через окно, вентиляционный клапан или приточную решетку и удаляется в кухнях и санузлах.
При расчете теплопотерь знания имеет принципиальное значение, какой способ вентиляции жилых помещений будет выбран:
- Устройство механической вентиляции с подогревом приточного воздуха.
- Инфильтрация — неорганизованный воздухообмен через неплотности в стенах, при открывании окон или при использовании заранее установленных воздушных клапанов в конструкции стен или оконных стеклопакетах.
В случае применения в жилом здании сбалансированной системы вентиляции (когда объем приточного воздуха больше или равен вытяжному, то есть исключаются любые прорывания холодного воздуха в жилые помещения) воздух, поступающий в жилые помещения, предварительно прогревается в вентиляционной установке. При этом мощность, необходимая для нагрева вентиляции, учитывается в расчете мощности котельного оборудования.
Расчет вентиляционной тепловой нагрузки производится по формуле:
Qвент= c*p*L*(t1-t2)
где, Q – количество тепла, необходимое для нагрева приточного воздуха, Вт;
с – теплоемкость воздуха, Дж/кг*град
p — плотность воздуха, кг/м3
L – расход приточного воздуха, м3/час
t1 и t2 – начальная и конечная температуры воздуха, град.
Если в жилых помещениях отсутствует организованный воздухообмен, то при расчете теплопотерь здания производится учет тепла, затрачиваемого системой отопления на нагрев инфильтрационного воздуха. При этом обогрев воздуха, поступающего в помещения осуществляется радиаторами систем отопления, то есть учитывается в их тепловой нагрузке.
Если в помещениях установлены герметичные стеклопакеты без встроенных воздушных клапанов, то потери тепла на нагрев воздуха, тем не менее учитываются. Это обусловлено тем, что в случае кратковременного проветривания, поступивший холодный воздух все равно требуется нагревать.
Для более комфортной вентиляции встраивается приточный стеновой клапан.
Учет количества инфильтрационной тепловой энергии производится по нескольким методикам, а в тепловом балансе здания в расчет принимается наибольшее из значений.
Например, количество тепла на нагрев воздуха, проникающего в помещения для компенсации естественной вытяжки, определяется по формуле:
Qинф=0,28*L*p*c*(tнар-tпом),
где, с – теплоемкость воздуха, Дж/кг*град
p — плотность воздуха, кг/м?
tнар – температура наружного воздуха, град,
tпом – расчетная температура помещения, град,
L – количество инфильтрационного воздуха, м?/час.
Количество воздуха, поступающего в зимний период в жилые помещения, как правило, обусловлено работой естественных вытяжных систем, поэтому в одном случае принимается равным объему вытягиваемого воздуха.
Количество вытяжки в жилых помещениях определяется согласно СНиП 41-01-2003 по нормативным показателям удаления воздуха от плит и санитарных приборов.
- От кухонной плиты – электрической 60 м?/час или газовой 90 м?/час;
- Из ванны и санузлов по 25 м?/час
Во втором случае данный показатель инфильтрации определяется исходя из санитарной нормы свежего наружного воздуха, который должен поступать в помещение для обеспечения оптимального и качественного состава воздушной среды в жилых помещениях. Этот показатель определяется по удельной характеристике: 3 м?/час на 1м? жилой площади.
За расчетное значение принимается наибольший расход воздуха и соответственно большее количество теплопотерь на инфильтрацию.
Пример: Так как здание, рассматриваемое в примере, построено по каркасному типу с установкой окон в деревянных переплетах, то при создании вытяжной вентиляции на кухне и в санузлах объем инфильтрации будет достаточно высок. Дома такого типа, как правило, являются наиболее «дышащими».
Инфильтрационная составляющая определяется согласно выше приведенным методикам. Расчет производится для всего жилого дома при условии, что на кухне установлена электроплита, на первом этаже находится санузел и ванная.
То есть объем вытяжного воздуха по первой методике составляет Lвыт=60+25+25=110 м?/ч,
а по второй методике санитарная норма приточного воздуха Lприт=3м?/ч*62м?(жилая площадь)=186 м3/час.
К расчету принимаем максимальное количество воздуха.
Qинф=0,28*186*1,2*1,005*(22+28)=3 140 Вт, что составляет 44Вт/м?.
Теплотехнический расчет здания пошаговое руководство с примерами и формулами
Выбор конструкции стен и кровли зависит прежде всего от климатических условий района строительства. Для их определения необходимо обратиться к СП131.13330.2012 «Строительная климатология». В расчетах используются следующие величины:
- температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92, обозначается Тн;
- средняя температура, обозначается Тот;
- продолжительность, обозначается ZOT.
На примере для Мурманска величины имеют следующие значения:
- Тн=-30 град;
- Тот=-3.4 град;
- ZOT=275 суток.
https://www.youtube.com/watch?v=ytcopyrighten-GB
Кроме того, необходимо задать расчетную температуру внутри помещения Тв, она определяется в соответствии с ГОСТом 30494-2011. Для жилья можно принять Тв=20 град.
Чтобы выполнить теплотехнический расчет ограждающих конструкций, предварительно вычисляют величину ГСОП (градусо-сутки отопительного периода):ГСОП = (Тв – Тот) х ZOT.На нашем примере ГСОП=(20 — (-3,4)) х 275 = 6435.
Основные показатели
Для правильного выбора материалов ограждающих конструкций необходимо определить, какими теплотехническими характеристиками они должны обладать. Способность вещества проводить тепло характеризуется его теплопроводностью, обозначается греческой буквой l (лямбда) и измеряется в Вт/(м х град.). Способность конструкции удерживать тепло характеризуется её сопротивлением теплопередаче R и равняется отношению толщины к теплопроводности: R = d/l.
В случае если конструкция состоит из нескольких слоёв, сопротивление рассчитывается для каждого слоя и затем суммируется.
Сопротивление теплопередачи является основным показателем наружной конструкции. Его величина должна превышать нормативное значение. Выполняя теплотехнический расчет ограждающих конструкций здания, мы должны определить экономически оправданный состав стен и кровли.
Значения теплопроводности
Качество теплоизоляции определяется в первую очередь теплопроводностью. Каждый сертифицированный материал проходит лабораторные исследования, в результате которых определяется это значение для условий эксплуатации «А» или «Б». Для нашей страны большинству регионов соответствуют условия эксплуатации «Б».
Выполняя теплотехнический расчет ограждающих конструкций дома, следует использовать именно это значение. Значения теплопроводности указывают на этикетке либо в паспорте материала, но если их нет, можно воспользоваться справочными значениями из Свода правил. Значения для наиболее популярных материалов приведены ниже:
- Кладка из обыкновенного кирпича — 0,81 Вт(м х град.).
- Кладка из силикатного кирпича — 0,87 Вт(м х град.).
- Газо- и пенобетон (плотностью 800) — 0,37 Вт(м х град.).
- Древесина хвойных пород — 0,18 Вт(м х град.).
- Экструдированный пенополистирол — 0,032 Вт(м х град.).
- Плиты минераловатные (плотность 180) — 0,048 Вт(м х град.).
Расчётное значение сопротивления теплопередаче не должно быть меньше базового значения. Базовое значение определяется по таблице 3 СП50.13330.2012 «Тепловая защита зданий».
В таблице определены коэффициенты для расчета базовых значений сопротивления теплопередаче всех ограждающих конструкций и типов зданий.
Продолжая начатый теплотехнический расчет ограждающих конструкций, пример расчета можно представить следующим образом:
- Рстен = 0,00035х6435 1,4 = 3,65 (м х град/Вт).
- Рпокр = 0,0005х6435 2,2 = 5,41 (м х град/Вт).
- Рчерд = 0,00045х6435 1,9 = 4,79 (м х град/Вт).
- Рокна = 0,00005х6435 0,3 = 0,62 (м х град/Вт).
Теплотехнический расчет наружной ограждающей конструкции выполняется для всех конструкций, замыкающих «теплый» контур – пол по грунту или перекрытие техподполья, наружные стены (включая окна и двери), совмещенное покрытие или перекрытие неотапливаемого чердака. Также расчет необходимо выполнять и для внутренних конструкций, если перепад температур в смежных комнатах составляет более 8 градусов.
Теплотехнический расчет стен
Большинство стен и перекрытий по своей конструкции многослойны и неоднородны. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций многослойной структуры выглядит следующим образом:R= d1/l1 d2/l2 dn/ln,где n — параметры n-го слоя.
Если рассматривать кирпичную оштукатуренную стену, то получим следующую конструкцию:
- наружный слой штукатурки толщиной 3 см, теплопроводность 0,93 Вт(м х град.);
- кладка из полнотелого глиняного кирпича 64 см, теплопроводность 0,81 Вт(м х град.);
- внутренний слой штукатурки толщиной 3 см, теплопроводность 0,93 Вт(м х град.).
https://www.youtube.com/watch?v=upload
R=0,03/0,93 0,64/0,81 0,03/0,93 = 0,85(м х град/Вт).
Полученное значение существенно меньше определенного ранее базового значения сопротивления теплопередаче стен жилого дома в Мурманске 3,65 (м х град/Вт). Стена не удовлетворяет нормативным требованиям и нуждается в утеплении. Для утепления стены используем минераловатные плиты толщиной 150 мм и теплопроводностью 0,048 Вт(м х град.).
R=0,15/0,048 0,03/0,93 0,64/0,81 0,03/0,93 = 3,97(м х град/Вт).
Полученная расчётная величина больше базовой — 3,65 (м х град/Вт), утеплённая стена удовлетворяет требованиям норм.
Расчёт перекрытий и совмещённых покрытий выполняется аналогично.
Теплотехнический расчёт полов, соприкасающихся с грунтом
Нередко в частных домах или общественных зданиях полы первых этажей выполняются по грунту. Сопротивление теплопередаче таких полов не нормируется, но как минимум конструкция полов не должна допускать выпадения росы. Расчет конструкций, соприкасающихся с грунтом, выполняется следующим образом: полы разбиваются на полосы (зоны) шириной по 2 метра, начиная с внешней границы.
- 1 зона – 2,1 (м х град/Вт);
- 2 зона – 4,3 (м х град/Вт);
- 3 зона – 8,6 (м х град/Вт);
- 4 зона – 14,3 (м х град/Вт).
ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: Озеленение и ландшафтный дизайн как бизнес
Нетрудно заметить, что чем дальше участок пола находится от внешней стены, тем выше его сопротивление теплопередаче. Поэтому зачастую ограничиваются утеплением периметра пола.
При этом к сопротивлению теплопередаче зоны добавляется сопротивление теплопередаче утепленной конструкции.Расчет сопротивления теплопередаче пола необходимо включать в общий теплотехнический расчет ограждающих конструкций.
Пример расчета полов по грунту рассмотрим ниже. Примем площадь пола 10 х 10, равную 100 м кв.
- Площадь 1 зоны составит 64 м кв.
- Площадь 2 зоны составит 32 м кв.
- Площадь 3 зоны составит 4 м кв.
Среднее значение сопротивления теплопередаче пола по грунту:Рпола = 100 / (64/2,1 32/4,3 4/8,6) = 2,6 (м х град/Вт).
Рпола = 100 / (32/2,1 32/(2,1 0,05/0,032) 32/4,3 4/8,6) = 4,09 (м х град/Вт).
Важно отметить, что подобным образом рассчитываются не только полы, но и конструкции стен, соприкасающихся с грунтом (стены заглубленного этажа, теплого подвала).
Теплотехнический расчет дверей
Несколько иначе рассчитывается базовое значение сопротивления теплопередаче входных дверей. Для его расчета понадобится сначала вычислить сопротивление теплопередаче стены по санитарно-гигиеническому критерию(невыпадению росы):Рст = (Тв – Тн)/(ДТн х ав).
Здесь ДТн – разница температур между внутренней поверхностью стены и температурой воздуха в комнате, определяется по Своду правил и для жилья составляет 4,0.ав – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности стены, по СП составляет 8,7.Базовое значение дверей берется равным 0,6хРст.
Рдв = 0,6 х (20-(-30))/(4 х 8,7) = 0,86 (м х град/Вт).
Этому расчетному значению будет соответствовать дверь, утепленная минераловатной плитой толщиной 5 см. Её сопротивление теплопередаче составит R=0,05 / 0,048=1,04 (м х град/Вт), что больше расчетного.
Комплексные требования
Расчеты стен, перекрытий или покрытия выполняются для проверки поэлементных требований нормативов.
Сводом правил также установлено комплектное требование, характеризующее качество утепления всех ограждающих конструкций в целом. Эта величина называется «удельная теплозащитная характеристика».
Без ее проверки не обходится ни один теплотехнический расчет ограждающих конструкций. Пример расчета по СП приведен ниже.
ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: Шкаф управления насосами: что собой представляет и назначение
| Наименование конструкции | Площадь | R | A/R |
| Стены | 83 | 3,65 | 22,73 |
| Покрытие | 100 | 5,41 | 18,48 |
| Перекрытие подвала | 100 | 4,79 | 20,87 |
| Окна | 15 | 0,62 | 24,19 |
| Двери | 2 | 0,8 | 2,5 |
| Сумма | 88,77 |
Теплотехнический расчет. Пример расчета стены. Обзор программы «Теремок» и онлайн калькулятора
В современных условиях человек все чаще задумывается о рациональном использовании ресурсов. Электричество, вода, материалы. К экономии всего этого в мире пришли уже достаточно давно и всем понятно как это сделать. Но основную сумму в счетах на оплату составляет отопление, и не каждому понятно, как снизить расход по этому пункту.
Что такое теплотехнический расчет?
Теплотехнический расчет выполняют для того, чтобы подобрать толщину и материал ограждающих конструкций и привести здание в соответствие нормам тепловой защиты. Основным нормативным документом, регламентирующим способность конструкции сопротивляться теплопередаче, является СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».
Основным показателем ограждающей поверхности с точки зрения теплозащиты стало приведенное сопротивление теплопередаче. Это величина, учитывающая теплозащитные характеристики всех слоев конструкции, учитывая мостики холода.
Подробный и грамотный теплотехнический расчет — достаточно трудоемок. При возведении частных домов, собственники стараются учесть прочностные характеристики материалов, часто забывая о сохранении тепла. Это может привести к довольно плачевным последствиям.
Зачем выполняется расчет?
Перед началом строительства заказчик может выбрать, будет он учитывать теплотехнические характеристики или обеспечит только прочность и устойчивость конструкций.
Расходы на утепление совершенно точно увеличат смету на возведение здания, но снизят затраты на дальнейшую эксплуатацию. Индивидуальные дома строят на десятки лет, возможно, они будут служить и следующим поколениям. За это время затраты на эффективный утеплитель окупятся несколько раз.
Что получает владелец при правильном выполнении расчетов:
- Экономия на отоплении помещений. Тепловые потери здания снижаются, соответственно, уменьшится количество секций радиатора при классической системе отопления и мощность системы теплых полов. В зависимости от способа нагрева, затраты владельца на электричество, газ или горячую воду становятся меньше;
- Экономия на ремонте. При правильном утеплении в помещении создается комфортный микроклимат, на стенах не образуется конденсат, и не появляются опасные для человека микроорганизмы. Наличие на поверхности грибка или плесени требует проведения ремонта, причем простой косметический не принесет никаких результатов и проблема возникнет вновь;
- Безопасность для жильцов. Здесь, также как и в предыдущем пункте, речь идет о сырости, плесени и грибке, которые могут вызывать различные болезни у постоянно пребывающих в помещении людей;
- Бережное отношение к окружающей среде. На планете дефицит ресурсов, поэтому уменьшение потребления электроэнергии или голубого топлива благоприятно влияет на экологическую обстановку.
Нормативные документы для выполнения расчета
Приведенное сопротивление и его соответствие нормируемому значению – главная цель расчета. Но для его выполнения потребуется узнать теплопроводности материалов стены, кровли или перекрытия. Теплопроводность – величина, характеризующая способность изделия проводить через себя тепло. Чем она ниже, тем лучше.
Во время проведения расчета теплотехники опираются на следующие документы:
- СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий». Документ переиздан на основе СНиП 23-02-2003. Основной норматив для расчета [1];
- СП 131.13330.2012 «Строительная климатология». Новое издание СНиП 23-01-99*. Данный документ позволяет определить климатические условия населенного пункта, в котором расположен объект [2];
Теплотехнический расчет здания
С помощью компьютерных программ от компании «ЗВСОФТ» можно рассчитать все материалы, затраченные на отопление, а также сделать подробный поэтажный план коммуникаций с отображением радиаторов, удельной теплоемкости, энергозатрат, узлов.
Фирма предлагает базовый САПР для проектных работ любой сложности – . В нем можно не только сконструировать отопительную систему, но и создать подробную схему для строительства всего дома. Это можно реализовать благодаря большому функционалу, числу инструментов, а также работе в двух– и трехмерном пространстве.
К базовому софту можно установить надстройку . Эта программа разработана для проектирования всех инженерных систем, в том числе для отопления. С помощью легкой трассировки линий и функции наслоения планов можно спроектировать на одном чертеже несколько коммуникаций – водоснабжение, электричество и пр.
Перед постройкой дома сделайте теплотехнический расчет. Это поможет вам не ошибиться с выбором оборудования и покупкой стройматериалов и утеплителей.
Давным-давно здания и сооружения строились, не задумываясь о том, какими теплопроводными качествами обладают ограждающие конструкции. Другими словами, стены делались просто толстыми.
И если вам когда-нибудь случалось быть в старых купеческих домах, то вы могли заметить, что наружные стены этих домов выполнены из керамического кирпича, толщина которых составляет порядка 1,5 метров.
Такая толщина кирпичной стены обеспечивала и обеспечивает до сих пор вполне комфортное пребывание людей в этих домах даже в самые лютые морозы.
В настоящее же время все изменилось. И сейчас экономически не выгодно делать стены такими толстыми. Поэтому были придуманы материалы, которые могут ее уменьшить. Одни из них: утеплители и газосиликатные блоки. Благодаря этим материалам, например, толщина кирпичной кладки может быть снижена до 250 мм.
Теперь стены и перекрытия чаще всего делают 2-х или 3-х слойными, одним слоем из которых является материал с хорошими теплоизоляционными свойствами. А для того, чтобы определить оптимальную толщину этого материала, проводится теплотехнический расчет и определяется точка росы.
Как производится расчет по определению точки росы вы можете ознакомиться на следующей странице. Здесь же будет рассмотрен теплотехнический расчет на примере.
Необходимые нормативные документы
Необходимые нормативные документы
Для расчета потребуются два СНиПа, один СП, один ГОСТ и одно пособие:
- СНиП 23-02-2003 (СП ). «Тепловая защита зданий». Актуализированная редакция от 2012 года .
Правила теплотехнического расчета наружной стены своими руками с примерами
Создание оптимального уровня утепления помещения, помогает не только сэкономить средства, но и улучшить микроклимат в целом. Важно положить теплоизоляцию так, чтобы не происходило перегрева стен, а также не было промерзающих участков.
По этой причине проводится теплотехнический расчет стены. Он помогает точно рассчитать, какая толщина утеплителя требуется, учитываются разные факторы.
Подробно о важности вычислений и о правилах проведения расчетов для работы с фасадом дома будет рассказано далее.
Теплотехнический расчет конструкций — что это такое и для чего нужно делать
Теплотехнический расчет наружной стены помогает получить точную цифру по объему тепла, который необходим, чтобы в здание было максимально комфортно находиться. Является основой для создания отопления. В любом помещение происходит теплообмен, отдается тепло во внешнюю среду, и эту отдачу необходимо возвращать обратно. Уровень потери тепла должен возвращаться внутрь в том же количестве.
Определить, сколько тепловой утрата следует восстановить для хорошего микроклимата, не проводя расчет теплопроводности стены верно в принципе невозможно. Результат почти со стопроцентной вероятностью будет с большим отклонением от правды.
В расчет стен по тепловым моментам профессионалы включают учет множества параметров, каждый из которых существенно воздействуют на данный показатель. Важны материалы, которые применяются, стороны света, температурные показатели воздуха и другие.
Если не провести подобный расчет, то приобретение системы отопления, отопительного котла, теплого пола и другого связанного с данным процессом оборудование может быть произведено не верно. В итоге можно столкнуться с проблемой недостаточного тепла, когда потеря его будет большей, чем возмещение.
Придется менять оборудование, а это дело дорогостоящее. С учетом сложности монтажа теплого пола потеря будет не только денежная, но временная. Когда установлен весь отделочный материал снятие материалов будет большой проблемой, ведь процедура не самая приятная для владельца. А жить в холодном жилом помещение, мало кому хочется.
Таким образом, можно сказать, что тепловой расчет стены помогает сэкономить деньги, нервы и время.
Теплотехнический расчет наружной стены помогает получить точную цифру по объему тепла, который необходим, чтобы в здание было максимально комфортно находиться.
Можно выделить следующие плюсы проведения расчетов:
- Экономическая выгода за счет дальнейшей оплаты за отопление, когда проведены правильные работы по утеплению, то переплачивать каждый месяц по счету не приходится, в итоге процесс оправдывается финансово;
- Оптимальный микроклимат помогает избежать образования грибка и плесени на поверхности, что является опасным для здоровья человека, также данные образования вредят целостности материала;
- Траты на электроэнергию также будут меньше, ведь оборудование не должно будет работать излишне.
Когда проведены правильные работы по утеплению, то переплачивать каждый месяц по счету не приходится.
Требования и сопутствующая документация
Рассчитать теплопроводность стены можно только с учетом регламентирующих процесс документов. Разработано несколько документов, где прописаны нормы и правила работы. Вычисления будут зависеть от вида материала, из которого построен дом: газобетонные блоки, кирпич, газоблок, брус, сэндвич панели и другие. Каждый имеет свои нормы теплопроводности.
Используются следующие издания для правильного подсчета:
- Ориентируются на СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий», это переизданная версия от 2003 года, профессионалы при работе используют данный норматив как основной;
- СП 131.13330.2012 «Строительная климатология», также основана на более раннем издании 1999, служит основой для ориентира на климат региона, где расположено здание;
- СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий», данный документ является раскрывающим 1-ый документ, в нем многие пункты расписаны подробнее;
- ГОСТ 30494-2011 с 2011 года «Здания жилые и общественные», прежняя версия издана в 1996, о специфике назначений зданий и их особенностях;
- Пособие для студентов строительных ВУЗов Е.Г. Малявина «Теплопотери здания. Справочное пособие». Помогает проще понять специфику задания, раскрывает многие моменты.
Вычисления будут зависеть от вида материала, из которого построен дом.
В чем необходимость расчета теплопроводности и монтажа теплоизоляции
Как уже говорилось, на это есть ряд причин:
- отсутствие или недостаточность теплоизоляции приведет к промерзанию стен;
- есть вероятность переноса так называемой точки росы, что, в свою очередь, вызовет появление конденсата на стенах, добавит излишнюю влажность в помещениях;
- в жаркое время в помещениях будет хуже, чем под ярким солнцем на улице; в таких домах будет жарко, душно и неуютно.
Опять же, приведенные выше причины принесут вам и новые проблемы: та же влажность будет способствовать порче как используемых внутри помещения строительных материалов, так и мебели, техники. Это, в свою очередь, заставит вас тратить деньги на ремонт, обновление, приобретение новых вещей. Пример подобного можно с легкостью увидеть ниже.
Влага и роса в квартире
Так что теплоизоляция – это залог сохранности ваших денег в дальнейшем.
Как рассчитывать толщину теплоизоляции
Чтобы просчитать необходимую толщину, следует знать величину теплосопротивления, которая является постоянной, значение имеет разное, в зависимости от географического положения, то есть разное для каждого отдельно взятого района. За основу возьмем следующие показатели: теплосопротивление стен – 3.5м2*К/Вт, а потолка – 6м2*К/Вт. Первое значение назовем R1, а второе, соответственно, R2.
При расчетах стен или же потолка, или же пола, состоящих из более чем одного слоя, следует просчитать теплосопротивление каждого из них, а затем суммировать.
R= R+R1+R2 и т.д.
- Соответственно, необходимая толщина теплоизоляции, ее слоя, будет получена путем следующих манипуляций и при помощи формул:
- R=p/k, где pявляется толщиной слоя, а k – коэффициентом теплопроводности материала, который можно узнать у производителя.
- Опять же, не забывайте, если есть несколько слоев, то по данной формуле следует просчитать каждый, и затем полученные результаты суммировать.
Пример таковых расчетов
Ничего сложного в этом процессе нет, можно с легкостью провести расчет для любого материала. В качестве примера мы можем взять расчет для дома из кирпича.
Скажем, толщина измеряемых стенок будет составлять 1.5 длины кирпича, а в качестве теплоизоляции решим использовать минвату.
Кирпич и минвата
Итак, нам требуется теплосопротивление стены не меньше 3.5. Для начала просчета нам потребуется узнать текущее тепловое сопротивление данной стены из кирпича.
Толщина составляет около 38 сантиметров, коэффициент теплопроводности составляет 0,56.
Соответственно, 0,38/0,56 = 0,68. Чтобы достигнуть показателя в 3.5, мы отнимем от него полученный результат (нам нужно 2,85 метр квадратный * К/Вт).
Теперь мы сделаем расчет толщины теплоизоляции, как уже говорилось выше, минеральной ваты: 2,85*0,045=0,128
Позволим себе немного округлить результат и получим следующее: при необходимости утеплить кирпичную стену, толщиной в полтора кирпича, нам потребуется толщина теплоизоляционного материала 130мм, при условии, что мы будем использовать минеральную вату. Если учитывать предстоящие внутренние и внешние работы, как отделочные, так и декоративные, можно позволить себе слой минваты в 100мм. Как видите, ничего сложного.
Что еще даст такой расчет
Используя такой расчет, вы сможете сравнивать различные типы утепления и теплоизоляции, сможете выбрать наиболее эффективный при наименьшем слое.
Если у вас проблема в пространстве, если же вы хотите сэкономить, то подобная работа позволит вам путем нехитрых манипуляций быстро выяснить, какой материал будет вам обходиться дешевле.
Если вы еще на этапе планировки дома, то сможете выяснить, что обойдется вам дешевле и менее трудоемко. Это может быть увеличение толщины кирпичной кладки, использование других типов теплоизоляционных материалов или же использование других строительных материалов для возведения стены, скажем, вместо кирпича использовать блоки и т.д.
Стена из блоков
Многие ленятся делать расчеты самостоятельно, в этом случае можно легко позволить себе воспользоваться калькуляторами, которые предлагаются в сети на многих страницах.
Здесь вы найдете массу шаблонов и заготовок, практически вся информация собрана в справочниках, вам нужно будет подставлять только тип строительных материалов, регион проживания и показатель толщины. В этом случае все вычисления будут происходить очень быстро и легко.
Онлайн калькулятор
Но в данном случае высока вероятность того, что на том или ином сайте жульничают: пытаются выставить материал, которым торгуют, в лучшем свете. В таком случае вероятна ошибка в расчетах, которая может дорого вам обойтись.
Не стоит бояться самостоятельных расчетов, для этого вам понадобятся только ручка, бумага и калькулятор.
Вы легко сможете в любой момент перепроверить свои расчеты или же показать их специалисту. Консультация со знакомым строителем выйдет гораздо дешевле, чем найм профессиональной компании.
Снова-таки, выбирая материалы, просчитывая необходимую толщину и цену на них, учитывайте и другие полезные свойства, которые вам могут быть интересны.
Например, пожаробезопасность, звукоизоляцию, водо- или влагонепроницаемость. Например, звукоизоляцией и теплоизоляцией обладает стекловата.
Стекловата
Да, к сожалению, такие материалы будут выходить несколько дороже, но все же, разница по цене в 10-20% с учетом того, что вы получите, скажем, не только теплоизоляцию, но еще и звукоизоляцию, стоит назвать хорошей покупкой и удачным решением.
Как делать теплотехнический расчет стен дома
Проведение данных подсчетов должно помочь узнать, одинаковы ли сооружения предъявляемым требования со стороны теплозащиты. Определяет качество создаваемых микроклиматических условий в помещение. Справляется ли система отопления с получением необходимого уровня теплового комфорта.
Чтобы добиться оптимальных условий должен быть создан балансирующий температурный режим между внутренними ограждающими конструкциями и помещением. Если он не воссоздан, то все тепло будет уходить в эти зоны, а до основной жилой части не дойдет.
На температурные показатели внутри здания оказывать влияние смена тепловых потоков существенно не должны. Данный уровень носит название теплостойкость.
В результате расчетов получают лучшие варианты для размеров стены, перекрытых по толщине, при этом вычисляются минимальный и максимальный показатель. В итоге соблюдения данных результатов, много лет помещение не будет перемерзать, а также перегреваться.
Чтобы добиться оптимальных условий должен быть создан балансирующий температурный режим между внутренними ограждающими конструкциями и помещением.
Основные параметры необходимые для выполнения расчетов
Теплопередача вычисляется с учетом целого ряда параметров, без которых получить правильные цифры не получится. То, какими они будут, определяет нижеописанные характеристики:
- Предназначение конструкции и ее вид;
- Ориентиры конструкционных ограждений по вертикали соответственно направлению по сторонам света;
- Географическое местоположение планируемого дома;
- Размеров сооружения, сколько этажей будет, общая площадь;
- Виды окон и дверей, которые будут установлены, также их размеры;
- Тип отопления и его технические особенности;
- Сколько людей постоянно будут проживать в данном здании;
- Из какого типа материала, выполненные вертикальные и горизонтальные конструкции, служащие ограждением;
- Вид перекрытие последнего этажа;
- Наличие или отсутствие горячего водоснабжения;
- Какой тип оборудования будет вентилировать дом.
Теплопередача вычисляется с учетом целого ряда параметров, без которых получить правильные цифры не получится.
Как рассчитать теплопотери через стены
В готовой системе теплопотери происходят на стыках между листами утеплителя, через отверстия для дюбелей, крепящих его к стене. Также теплопотери могут возникать, например, в краевых зонах, а также в местах, где теплоизолятор примыкает к кровле.
Они могут возникнуть на оконных и дверных откосах, так как в большинстве случаев там невозможно смонтировать утеплитель нужной толщины. В лучшем случае, туда можно вмонтировать пенополистирол, толщина которого составляет не более 5 см.
К тому же структура части стен дома характеризуется повышенной влажностью – это кухня, ванная комната и санузлы. Влага снижает теплоизоляционные характеристики большинства утеплителей как минимум на 20%.
Поэтому необходимо внести поправку в расчеты к проектной толщине утеплителя – на 100 мм добавить дополнительных 20 мм. Благодаря увеличению толщины утеплителя происходит компенсация вышеперечисленных потерь тепла.
Если толщина стен меньше 50 см, и они возведены из стандартных строительных материалов, то толщина утеплителя будет составлять не менее 12 см. Только при таких условиях утепление даст желаемый результат и стены будут соответствовать современным теплоизоляционным нормам.
Особенности теплотехнического расчета наружных стен здания методом анализа используемого утеплителя
Какой утеплитель будет лучше всего использовать необходимо, важно определять так же, как необходимый уровень прочности, долговечности, устойчивости к огню и т.п. параметры при строительстве дома.
Холодный воздух, который есть снаружи дома, и теплый внутри могут при неправильном выборе утеплителя и его толщины создать на стенках конденсат, особенно это проявляется в подвалах, где влажность повышена.
Подобная боковая прослойка должна быть подобрана с учетом теплопроводности.
Будет приведен пример, который поможет проще понять принцип расчетов. В доме ведется расчет для угловой жилого типа комнаты, в которой есть 1окно размером в 8.12. Здание построено в Московской области. Толщина стен составляет 200мм, размер площади по внешним критериям – 3000х3000.
Требуется выяснить необходимую мощность, чтобы согревать один квадратный метр площади. Ответом будет Qуд = 70 Вт, если установят более тонкий утепляющий материала, то и мощность будет требоваться больше: 100 мм – Qуд= 103 Вт.
Подобная боковая прослойка должна быть подобрана с учетом теплопроводности.
Как выполнить расчет теплопроводности стены
При выборе утеплителя для стен важно учитывать, в какой температурной зоне находится помещение, а также теплоизоляционные характеристики материала стен. Большая часть территории России, за исключением некоторых областей, находится в переменчивой климатической зоне.
Для подобных температурных режимов коэффициент сопротивления теплопередач должен быть равен трем или немного больше трех. Если стены построены из кирпича и толщина составляет не более 50 см, то коэффициент сопротивления теплопередачи стен будет составлять не более, чем 0,7.
Чтобы стены имели соответствующие нормам теплоизоляционные характеристики, потребуется утеплитель с коэффициентом сопротивления теплоотдачи не меньше 2,6. Этому показателю соответствует пенопласт толщиной до 10 см. Очень важно учитывать и теплопотери через стены.
Пример расчета внешней трехслойной стены без воздушной прослойки
Чтобы было проще вычислять требуемые параметры, можно воспользоваться теплокалькулятором стен. В него требуется забивать определенные критерии, которые влияют на итоговый результат. Программа помогает быстро и без долгого вникания в математические формулы получить нужный результат.
Требуется по описанным выше документам найти конкретные показатели под выбранный дом. Первое выясняют климатические условия населенного пункта, а также климат помещения.
Следом вычисляют прослойки стены, все которые есть в здание. Здесь учитываются и штукатурный слой, гипсокартон и утепляющие материалы, имеющиеся в доме.
Также толщина газобетона или другого материала, из которой создана конструкция.
Теплопроводность каждого из этих слоев стены. Показатели указываются производителями каждого материала на упаковке. В итоге программа посчитает по необходимым формулам нужные показатели.
Чтобы было проще вычислять требуемые параметры, можно воспользоваться теплокалькулятором стен.
Дача48.ру
Стены должны быть теплыми! Что такое теплые? Это по теплопроводности опережающие СНиП! Для начала нужно разобраться какими они должны быть в соответствии со СНиПом. Это не так сложно, как кажется на первый взгляд.
Первым делом возникает вопрос: «а сколько дней в году длиться отопительный сезон?», может нам вообще ничего отапливать не надо и живем мы в Индии… Однако суровые реальности подсказывают, что из 365 дней 202 температура воздуха ≤ 8 °C.
Но это в моей Липецкой области, а в вашей наверняка другие цифры. Какие? На этот вопрос вам ответит СНиП 23-01-99. В нем ищем таблицу №1 в ней ищем 11 столбик и свой населенный пункт.
Цифра на пересечении и есть количество дней где температура ниже 8 градусов.
Загрузка...
